Механічні гіроскопи

Відношення між прикладеним моментом та кутовою швидкістю:

T = I

T – прикладений обертальний момент­ кутова швидкість

I – інерція маси

­ кутова швидкість прецесії I ­ кутовий момент

Механічні гіроскопи

Дво- чи триосеві гіроскопи будуються

дублюванням структури з осями

обертання, перпендикулярними між собою

Цей тип десятиліттями використовувався в

авіації, проте:

Пристрій великий, важкий та складний

Неадаптований до малих систем

Проблеми, пов’язані з обертальною масою

Розроблено інші пристрої

Гіроскопи на базі сили Коріоліса

Прискорення Коріоліса використане для

розробки набагато менших та економічних

пристроїв

Будуються на кремнії

Обертальна маса замінена вібруючою. Для

вимірювання використовується прискорення

Коріоліса

Ідея базується на тому факті, що якщо тіло

рухається лінійно в рамці, що обертється,

виникає прискорення, перпендикулярне до

обох рухів (рис. 6.34)

Прискорення Коріоліса

Гіроскопи, базовані на прискоренні Коріоліса

Лінійний рух забезпечується вібраціями маси

В нормальних умовах прискорення Коріоліса рівне нулю

Якщо давач обертати у площині,

перпендикулярній лілійній вібрації, отримуємо прискорення, пропорційне кутовій швидкості .

Приклад гіроскопу:

Гіроскопи, базовані на прискоренні Коріоліса

Гіроскопи, базовані на прискоренні Коріоліса

Дві рамки, одна з яких приводиться у коливний рух

Механічно може бути квиконано електромагнітним чи

електростатичним актюатором

Оскільки пристрій найчастіше виконується з кремнію, то

елетростатичні сили є достатні

Обертальний момент приводить гіро-елемент у коливний рух

Якщо існує кутова швидскість, гнучкий елемент в середині коливатиметься при тій самій частоті, що і всхідна вісь

Цей рух фіксується двома парами електродів, що створюють

конденсатор – одна пара на гнучкому елементі, інша – зовні на

рамці

Диференційна ємність – міра кутової швидкості (пропорційна їй)

Звичайно, для підвищення ефекту, вібрація виконується в

резонантній частоті

Оптичні гіроскопи

Одна з найбільш “викликаючих” розробок гіроскопів

Відсутні рухомі елементи

Використовується для навігації та контролю

Базується на ефекті Саньяка

Цей ефект має за основу поширення світла

в оптоволокні та показаний на рис. 6.36.

Ефект Саньяка

Ефект Саньяка

Кільце знаходиться в стані спокою; два лазерні промені рухаються в ньому в протилежних напрямках

Час, потрібний променю для проходження по кільцю, рівний t=2 R/nc, де n – індекс рефракції оптоволокна, с – швидкість променів в волокні

Нехай кільце обертається за год. стрілкою зі

швидкістю .

CW- промінь пройде відстань 2 R + R t, а

CCW- промінь – 2 R R t.