陀螺仪的进动性

陀螺是一个既能绕自转轴高速旋转,又能够绕其它轴旋转的物体。利用陀螺的特性制作的测量装置就是陀螺仪。能够绕2个轴旋转的陀螺称为二自由度陀螺,能够绕3个轴旋转的陀螺称为三自由度陀螺。利用陀螺的特性制作的测量仪器(或装置)就称为陀螺仪。
  不论是二自由度陀螺,还是三自由度陀螺,都有一个重要的特性——进动性。 quantumas
防鼠器  一、 定义
  所谓“进动性”,就是当陀螺转子以高速旋转时,如果施加的外力矩是沿着除自转轴以外的其它轴向,陀螺并不顺着外力矩的方向运动,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。例如:对于三自由度陀螺来说,若外力矩绕外环轴作用,陀螺仪将绕内环轴转动;若外力矩绕内环轴作用,陀螺仪将绕外环轴转动。对于二自由度陀螺(没有外框)来说,当强迫其绕第三轴(假想的外框轴)运动时,则陀螺将绕内框轴转动。
  二、 进动规律
智能装备与系统>溶液聚合  1. 进动方向
  进动角速度的方向取决于转子动量矩H的方向(与转子自转角速度矢量方向一致)和外力矩M的方向, 而且是动量矩矢量以最短的路径追赶外力矩。这是三自由度陀螺的情况,如右图。
 
  这可用右手定则判定。即伸直右手,大拇指与食指垂直,手指顺着自转轴的方向,手掌朝外力矩的正方向,然后手掌与4指弯曲握拳,则大拇指的方向就是进动角速度的方向。
打棉机  对于二自由度陀螺来说,进动角速度的方向也可用右手定则判定。即伸直右手,大拇指与食指垂直,手指顺着自转轴的方向,手掌朝强迫转动的角速度矢量的正方向,然后手掌与4指弯曲握拳,则大拇指的方向就是进动角速度的方向。
  2. 进动角速度
  对于三自由度陀螺来说,进动角速度的大小取决于转子动量矩H的大小和外力矩M的大小。其计算式为 =M/H。 即外力矩愈大,其进动角速度也愈大;转子的转动惯量愈大,进动角速度愈小;转子的角速度愈大,进动角速度愈小。
  对于二自由度陀螺来说,其进动角速度的大小取决于转子动量矩H的大小和强迫转动角速度的大小。
  三、 进动性的应用
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  对于三自由度陀螺来说,利用其进动性,可对自转轴的漂移进行修正或跟踪等;对于二自由度陀螺来说,利用其进动性,可测量运动物体的角速度或角加速度。这些也都广泛地应用于航空、航天、航海等领域。

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