下载后可任意编辑陀螺仪原理实验指导书王军惯性导航实验室下载后可任意编辑惯性技术基础实验(一)——陀螺特性一、 陀螺仪陀螺仪的基本结构如图 1, 中间是一个转子, 转子的轴叫主轴, 又称 Z 轴。转子和主轴还能够绕水平轴( 又称 Y 轴) 转动; 又能够绕垂直轴( 又称 Z 轴) 转动。这样, 陀螺仪的主轴能够指向空间任何方向。这种陀螺仪称为自由陀螺仪。图 1 陀螺仪基本结构为讨论方便, 我们规定用”右手法则”来确定主轴旋转的正方向, 右手握拳, 拇指与四指垂直, 四指顺着转子的转动方向, 拇指所指的方向就是主轴的正方向。我们实验室所用的陀螺仪为电动陀螺仪, 是航海型电罗经回转球里的一个陀螺马达, 所用电源为三相 110V 330 周。正常转速为 19800 转/分。由于转速比较高, 陀螺特性就比较明显。二、 陀螺仪第一特性——定轴性当陀螺仪的转子尚未旋转之前, 我们就不能从它的装置中察觉出它与一般的非陀螺体有任何不同的现象。关于非陀螺体, 这里所指的是实验以前不具有动量矩的物体。当陀螺仪的转子以高速绕其极轴 Z 旋转时, 不论怎样移动或转下载后可任意编辑动它的座底。如图 2 主轴在空间所指的方向不变。主轴指向的稳定与否, 决定于转子的转速与重量。转速高、 重量重、 指向性就强。指向性强的陀螺仪 , 即使受到短时间的强烈冲击加于平衡环上时, 对主轴原来的位置却不会产生明显的效果。若支撑摩擦力矩很小可忽略不计时, 又当外力矩为零, 即, 则: 该式表示动量矩在瞬刻时间内没有变化, 即表示陀螺转子动量矩大小不变, 方向也不变。因此陀螺仪主轴的指向就不变。三、 陀螺仪的第二特性——进动性在外加力矩作用下, 陀螺仪运动的特性发生变化, 加在陀螺仪外平衡环上的力矩会引起陀螺仪绕内平衡环轴而旋转。反之, 加在内平衡环上的力矩, 会引起陀螺仪绕外平衡环轴而旋转。当外加力矩的方向改变时, 则平衡环的转动方向也随之改变。假设有一外力 F 作用在陀螺仪的主轴上, 如图 3, 假如转子是不动的, 那么主轴就要沿着 F 力的作用方向向下运动。它使整个转子绕着 Y 轴转动。可是当转子高速旋转以后, 在外力 F 作用下, 主轴并不沿着 F 力的方向运动, 而是沿着 F 力的垂直方向, 即如图中的方向运动, 这种运动称为”进动”。其进动角速度为。图 2 定轴性下载后可任意编辑主轴进动的方向可用右手心方向法确定, 平伸右手, 拇指和四指垂直。主轴指着右手心, 四指顺着 ...
