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流体转子陀螺仪
阅读:2248时间:2017-10-14 09:24:30

    流体转子陀螺仪是指一种以高速旋转流体质量代替常规机械陀螺仪中刚体转子的陀螺仪。旋转流体装在容器内,容器可以是球形,也可以是圆柱形、环状圆柱等;在个别的试验模型中,容器呈管状,流体在管内作高频振荡。可用于测量角位移或角速度。

简介

    流体转子陀螺仪中,用装在容器中的旋转流体代替刚体作为转子,可以用于测量角位移或角速度。
    根据容器与流体之间绕陀螺自转轴的相对运动情形,可以把流体转子陀螺仪分为两大类:第一类是容器与流体之间没有相对运动,也就是说容器带动流体一起转动,这种陀螺简称为流体转子陀螺;第二类是容器不动,其中充满了导电流体,用适当的方法(例如旋转磁场)使流体相对于容器绕陀螺自转轴转动,这种陀螺称为电磁流体陀螺。

原理

    球形容器腔体内充满质量均匀的流体。球形容器由马达驱动绕对称轴高速旋转,容器内的流体随腔体一起作高速旋转,腔体的一侧有一个压差传感器。传感器的开口与腔体自转轴的夹角是  。当腔体高速旋转时,流体随之旋转,流体的自转轴与容器的自转轴相重合,压差传感器上下两端口敏感的流体压力是相等的,陀螺仪的信号为零。
    当容器出现一个转角 ,这时压差传感器两个端口与流体自转轴的距离就不相等了,上面的距离是,下面的是。流体绕流体的瞬时自转轴转动,在两端口处流体转动产生的离心力不一样,压差传感器输出压差信号。由于压差传感器随腔体一起转动,压差信号是随腔体转动的正弦变化的信号,信号的幅度正比于腔体自转轴与流体瞬时自转轴的夹角  。
    流体转子陀螺仪工作在闭环状态,即随动系统根据压差传感器输出的信号经解调得到偏角,驱动执行机构时腔体反向转动,使两个自转轴相重合。可见这样流体转子陀螺与机械转子陀螺一样有了“定轴性”,它可以灵敏地测量出容器的偏转。如果没有随动跟踪系统,流体的转动是由腔体转动带起来的,流体的自转轴全自动慢慢地趋近腔体的自转轴,所以没有快速的随动系统,流体转子的定轴性就显现不出来了。

特点

    机械磨损问题对陀螺的性能不影响或者影响很小;
    容器起到了框架的作用;
    流体转子可以始终满足静、动平衡的要求;
    均匀的流体始终满足等弹性的要求;
    结构简单,容器制造;
    温度分布的不均匀性以及流体的热膨胀会影响陀螺的特性。

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