基本介紹
- 中文名：自由陀螺儀
- 外文名：Free gyroscope
- 工程上特指：機械式兩自由度陀螺儀
- 組成：陀螺轉子、驅動電機、輸電裝置等
- 特點：構造簡單，造價較低，精度較低
- 套用：飛機姿態指示儀表等
基本概念,結構組成,工作原理,主要性能參數,特點及套用範圍,
基本概念
自由陀螺儀，泛指工作於測角狀態的兩自由度陀螺儀。因為陀螺轉子不隨殼體作角運動而得名，包括以框架（也稱常平架或環）結構支撐的機械式自由陀螺儀。無框架的由靜電支承的靜電陀螺儀、由氣體動壓效應支承的動壓氣浮陀螺儀，以及由撓性元件支承的動力調諧陀螺儀。工程上自由陀螺儀特指機械式兩自由度陀螺儀，無框架的靜電陀螺儀和動壓氣浮陀螺儀稱為自由轉子陀螺儀，撓性支承的稱為動力調諧陀螺儀或撓性陀螺儀。這裡介紹機械式自由陀螺儀。
結構組成
內框架組件裝有陀螺轉子及驅動電機，其上、下部各有一個軸頸，構成內框架軸。通過兩個徑向滾準軸承與外框架組件連線，使之能繞內框架軸相對於外框架轉動。滾轉軸承可對內框架提供徑向支承，其軸向支承由懸掛裝置提供。內框架軸上裝有內軸感測器、內軸輸電裝置和內軸力矩器。感測器可將內框架組件相對外框架組件轉動的角位移轉變為電信號；而輸電裝置可將陀螺電機所需的電源，從外框架傳輸到內框架組件上；力矩器可以繞內框架軸對陀螺施加力矩，使陀螺繞外軸進動。
工作原理
自由陀螺儀的核心是一個高速旋轉的具有較大質量及轉動慣量的飛輪，稱為陀螺轉子。由於高速旋轉剛體的定軸性，陀螺轉子軸的方向在無外力矩作用時會相對慣性空間保持穩定。為了使轉子能正常轉動，並不受陀螺基座及載體角運動的限制和影響，利用兩個框架支承隔離了外界的角運動，因此在框架支承允許的角度範圍內，陀螺轉子可作為慣性姿態基準。通過框架軸上安裝的角度感測器測量殼體相對轉子軸的相對轉角，即可得到載體姿態信息。為了進行陀螺的初始定向或角位置歸零，在每個軸上還安裝有力矩器，通過向力矩器施加控制電流，可以控制轉子軸在慣性空間轉動到所需方向。
主要性能參數
測量範圍：不超過10°
綜合漂移：1~5°/h
