角速度传感器:一文读懂角速度传感器(陀螺仪)

2021/11/11 00:25 · 传感器知识资讯 ·  · 角速度传感器:一文读懂角速度传感器(陀螺仪)已关闭评论
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角速度传感器:一文读懂角速度传感器(陀螺仪)对于角速度传感器,很多人可能会比较陌生,不过,如果提到它的另一个名字——陀螺仪,相信有不少人知道。陀螺仪的原理陀螺仪,是一种用来感测与维持方向的装置,基于角动量不灭的理论设计出来的。陀螺仪一旦开始旋转,由于轮子的角动量,陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。通俗地说,一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时,是不会改变的。大家如果玩过陀螺就会知道,旋转

速度传感器:一文读懂角速度传感器(陀螺仪)

对于角速度传感器,很多人可能会比较陌生,不过,如果提到它的另一个名字——陀螺仪,相信有不少人知道。
陀螺仪的原理

陀螺仪,是一种用来感测与维持方向的装置,基于角动量不灭的理论设计出来的。陀螺仪一旦开始旋转,由于轮子的角动量,陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。
通俗地说,一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时,是不会改变的。大家如果玩过陀螺就会知道,旋转的陀螺遇到外力时,它的轴的方向是不会随着外力的方向发生改变的。我们骑自行车其实也是利用了这个原理。轮子转得越快越不容易倒,因为车轴有一股保持水平的力量
人们根据这个道理,用它来保持方向,制造出来的东西就叫做陀螺仪,然后再用多种方法读取轴所指示的方向,并自动将数据信号传给控制系统。

陀螺仪的基本部件包括

1、陀螺转子(常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴高速旋转,并见其转速近似为常值)。

2、内、外框架(或称内、外环,它是使陀螺自转轴获得所需角转动自由度的结构)。

3、附件(是指力矩马达、信号传感器等)。

陀螺仪的两个重要特性

陀螺仪有两个非常重要的基本特性:一为定轴性,另一是进动性,这两种特性都是建立在角动量守恒的原则下。

定轴性

当陀螺转子以高速旋转时,在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时,陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变,即指向一个固定的方向;同时反抗任何改变转子轴向的力量。这种物理现象称为陀螺仪的定轴性或稳定性。

其稳定性随以下的物理量而改变:

1、转子的转动惯量愈大,稳定性愈好;

2、转子角速度愈大,稳定性愈好。

所谓的“转动惯量”,是描述刚体在转动中的惯性大小的物理量。当以相同的力矩分别作用于两个绕定轴转动的不同刚体时,它们所获得的角速度一般是不一样的,转动惯量大的刚体所获得的角速度小,也

就是保持原有转动状态的惯性大;反之,转动惯量小的刚体所获得的角速度大,也就是保持原有转动状态的惯性小。

进动性

当转子高速旋转时,若外力矩作用于外环轴,陀螺仪将绕内环轴转动;若外力矩作用于内环轴,陀螺仪将绕外环轴转动。其转动角速度方向与外力矩作用方向互相垂直。这种特性,叫做陀螺仪的进动性。

进动性的大小有三个影响的因素:

1、外界作用力愈大,其进动角速度也愈大;

2、转子的转动惯量愈大,进动角速度愈小;

3、转子的角速度愈大,进动角速度愈小。

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角速度传感器:角速度传感器

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角速度传感器
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角速度传感器
[1]
应用Coriolis力原理,内置特殊的陶瓷装置,大大的简化了设备结构和电路装置,从而具备优越的操作特性。主要应用于汽车导航,运动物体的位置控制和姿态控制,以及其它需要精确角度测量的场合。
中文名
角速度传感器
外文名
Angular velocity sensor
原 理
Coriolis力原理
优 势
具备优越的操作特性
应用领域
汽车导航
目录
1
简介
2
检测原理
3
应用场合
角速度传感器简介
编辑
语音
对于角速度传感器,很多人可能会比较陌生,不过,如果提到它的另一个名字——陀螺仪,相信有不少人知道。陀螺仪,是一种用来感测与维持方向的装置,基于角动量不灭的理论设计出来的。陀螺仪一旦开始旋转,由于轮子的角动量,陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。角速度传感器的原理通俗地说,一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时,是不会改变的。大家如果玩过陀螺就会知道,旋转的陀螺遇到外力时,它的轴的方向是不会随着外力的方向发生改变的。我们骑自行车其实也是利用了这个原理。轮子转得越快越不容易倒,因为车轴有一股保持水平的力量。人们根据这个道理,用它来保持方向,制造出来的东西就叫做陀螺仪,然后再用多种方法读取轴所指示的方向,并自动将数据信号传给控制系统
[1]
。单轴的角速度传感器只能测量单一方向的改变,因此一般的系统要测量 X、Y、Z 轴三个方向的改变,就需要三个单轴的角速度传感器。目前通用的一个 3 轴角速度传感器就能替代三个单轴的,而且还有体积小、重量轻、结构简单、可靠性好等诸多优点,因此各种形态的 3 轴角速度传感器是目前主要的发展趋势。最常见的角速度传感器使用场景就是手机,如赛车类手游就是通过角速度传感器的作用产生汽车左右摇摆的交互模式。除了手机,角速度传感器还被广泛应用在 AR/VR 以及无人机领域。角速度跟加速度就是同胞兄弟。加速度传感器有两种:一种是角加速度传感器,是由陀螺仪(角速度传感器)的改进的。另一种是线加速度传感器。在要求相对不高的场合,一个基于陀螺仪的传感器,可以做到既能测量倾角,也可以测量加速度。
角速度传感器检测原理
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角速度传感器应用Coriolis力原理,内置特殊的陶瓷装置,大大的简化了设备结构和电路装置,从而具备优越的操作特性。角速度传感器也称为陀螺仪,是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置,此为机械陀螺仪。
角速度传感器应用场合
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主要应用于汽车导航,运动物体的位置控制和姿态控制,以及其它需要精确角度测量的场合。
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手机陀螺仪是什么?确定位置与方向,VR眼镜离不开陀螺仪,为何?
要想确定实体的位置和方向,最简单的办法就是用仪器。位置探测器中最常见的是陀螺仪和加速计。陀螺仪是一种利用地球重力来帮助确定方向的装置,陀螺仪的创新之处在于一个叫做转子的自由旋转圆盘,安装在一个更大更平衡的机器中间的旋转器件上。如果陀螺仪的转子保持固定,这就是指向地面,这意味...
2020-05-130
阅读42
参考资料
1.

内野久则, 陈典正. 角速度传感器[J]. 国外计量, 1988(6):34-36.

角速度传感器:角速度传感器原理是什么?本文值得你收藏!

说起角速度传感器的原理,我们可以从其应用场景来了解。通常,该传感器的应用大多出现于一些智能化、自动化的设备中,尤其是我们日常使用的终端设备,如手机内置陀螺仪。那么应用如此广泛的角速度传感器,其运作原理是什么?下面,传感器爱好者就为大家详细介绍一下角速度传感器的原理,希望对大家提供参考作用!
角速度传感器原理
角速度传感器,也就是陀螺仪,陀螺仪专门用于检测物质的运动状态,并维持控制好方位,它的运作原理基于角动量不灭理论。
陀螺仪在开始旋转时,由于车轮子的角动量,陀螺仪有抵抗方位改变的趋向。
通俗地说,一个旋转物体的旋转轴所指的方位在不受外力干扰时,是不会改变的。各位如果玩过陀螺就会知道,旋转的陀螺遇到外力时,它的轴的方位是不会伴随着外力的方向发生改变的。我们骑单车其实也是利用了这个原理。车轮子转得越快越不容易倒,因为车轴有一股维持水平的力量
人们依据这个道理,用它来维持方位,生产制造出来的东西就叫做陀螺仪,然后再用多种方法读取轴所指示的方位,并自动将数据信号传至控制系统。
角速度传感器部件组成
角速度传感器能够实现检测物体运动状态,维持运动平衡,并且有较高的精准度,而实现这些功能是得益于它的高效、灵活的组成部件。
1、附件。
2、内、外框架)。
3、陀螺转子。
关于角速度传感器原理的介绍就到这里了,角速度传感器也就是常说的陀螺仪。我们在使用终端设备时,无论是玩游戏,还是体验VR环境,角速度传感器在实现这些功能的过程中,其作用是非常大的。而在传感器水平技术日益完善成熟发展的今天,角速度传感器的实用性功能也将越来越多!

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