CKD氣缸-CMA2系列性能及類別介紹
CKD氣缸-CMA2系列,，是一種用來(lái)感測(cè)與維持方向的裝置,，基於角動(dòng)量不滅的理論設(shè)計(jì)出來(lái)的。CKD氣缸-CMA2系列,，主要是由一個(gè)位於軸心可以旋轉(zhuǎn)的輪子構(gòu)成,。 CKD氣缸-CMA2系列一旦開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，由於輪子的角動(dòng)量,，CKD氣缸-CMA2系列,，有抗拒方向改變的趨向。CKD氣缸-CMA2系列,，多用於導(dǎo)航,、定位等系統(tǒng)。1850年法國(guó)的物理學(xué)家?？?J.Foucault)為了研究地球自轉(zhuǎn),，首先發(fā)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)動(dòng)中的轉(zhuǎn)子(rotor)，由于慣性作用它的旋轉(zhuǎn)軸永遠(yuǎn)指向一固定方向,，他用希臘字gyro(旋轉(zhuǎn))和skopein(看)兩字合為gyro scopei一字來(lái)命名這種儀表,。
CKD氣缸-CMA2系列的裝置，一直是航空和航海上航行姿態(tài)及速率等zui方便實(shí)用的參考儀表,。從力學(xué)的觀點(diǎn)近似的分析陀螺的運(yùn)動(dòng)時(shí),，可以把它看成是一個(gè)剛體,，剛體上有一個(gè)萬(wàn)向支點(diǎn)，而陀螺可以繞著這個(gè)支點(diǎn)作三個(gè)動(dòng)的自由度的轉(zhuǎn)動(dòng),，所以陀螺的運(yùn)動(dòng)是屬于剛體繞一個(gè)定點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng),。更確切地說(shuō)，一個(gè)繞對(duì)稱軸高速旋轉(zhuǎn)的飛輪轉(zhuǎn)子叫陀螺,。將陀螺安裝在框架裝置上,，使陀螺的自轉(zhuǎn)軸有角轉(zhuǎn)自由度，這種裝置的總體叫做CKD氣缸-CMA2系列,，CKD氣缸-CMA2系列的基本部件有：
(1) 陀螺轉(zhuǎn)子(常采用同步電機(jī),、磁滯電機(jī)、三相交流電機(jī)等拖動(dòng)方法來(lái)使陀螺轉(zhuǎn)子繞自轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn),，并見(jiàn)其轉(zhuǎn)速近似為常值)：
(2) 內(nèi),、外框架(或稱內(nèi)、外環(huán),，它是使陀螺自轉(zhuǎn)軸獲得所需角轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的結(jié)構(gòu));
(3) 附件(是指力矩馬達(dá),、信號(hào)傳感器等)。
2,、CKD氣缸-CMA2系列,，的分類
按照轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度分成雙自由度CKD氣缸-CMA2系列，(也稱三自由度CKD氣缸-CMA2系列,，)和單自由度CKD氣缸-CMA2系列,，(也稱二自由度CKD氣缸-CMA2系列，),。前者用于測(cè)定飛行器的姿態(tài)角,，后者用于測(cè)定姿態(tài)角速度，因此常稱單自由度CKD氣缸-CMA2系列,，為,。但通常多按CKD氣缸-CMA2系列，中所采用的支承方式分類,。
滾珠軸承自由CKD氣缸-CMA2系列,，它是經(jīng)典的CKD氣缸-CMA2系列，,。利用滾珠軸承支承是應(yīng)用zui早,、zui廣泛的支承方式。滾珠軸承靠直接接觸,，摩擦力矩大,，CKD氣缸-CMA2系列，的精度不高，漂移率為每小時(shí)幾度,，但工作可靠,，迄今還用在精度要求不高的場(chǎng)合。一個(gè)自由轉(zhuǎn)子CKD氣缸-CMA2系列,，(雙自由度CKD氣缸-CMA2系列,，)靠?jī)?nèi)環(huán)軸和外環(huán)軸角度傳感元件可以測(cè)量?jī)蓚€(gè)姿態(tài)角。
液浮CKD氣缸-CMA2系列,，又稱浮子陀螺,。內(nèi)框架(內(nèi)環(huán))和轉(zhuǎn)子形成密封球形或圓柱形的浮子組件,。轉(zhuǎn)子在浮子組件內(nèi)高速旋轉(zhuǎn),在浮子組件與殼體間充以浮液,用以產(chǎn)生所需要的浮力和阻尼,。浮力與浮子組件的重量相等者，稱為全浮陀螺;浮力小于浮子組件重量者稱為半浮陀螺,。由于利用浮力支承,，摩擦力矩減小，CKD氣缸-CMA2系列,，的精度較高,，但因不能定位仍有摩擦存在。為彌補(bǔ)這一不足,，通常在液浮的基礎(chǔ)上增加磁懸浮,，即由浮液承擔(dān)浮子組件的重量，而用磁場(chǎng)形成的推力使浮子組件懸浮在中心位置,。此外,，還可利用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子與內(nèi)框架之間所形成的動(dòng)壓氣膜支承轉(zhuǎn)子，這種方式稱為動(dòng)壓氣浮支承?，F(xiàn)代高精度的單自由度液浮陀螺常是液浮,、磁浮和動(dòng)壓氣浮并用的三浮CKD氣缸-CMA2系列，,。這種CKD氣缸-CMA2系列,，比滾珠軸承CKD氣缸-CMA2系列，的精度高,漂移率為0.01度/時(shí),。但液浮CKD氣缸-CMA2系列,，要求較高的加工精度、嚴(yán)格的裝配,、的溫控,，因而成本較高。
靜電CKD氣缸-CMA2系列,，又稱電浮陀螺,。在金屬球形空心轉(zhuǎn)子的周圍裝有均勻分布的高壓電極,對(duì)轉(zhuǎn)子形成靜電場(chǎng),用靜電力支承高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。這種方式屬于球形支承，轉(zhuǎn)子不僅能繞自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),，同時(shí)也能繞垂直于自轉(zhuǎn)軸的任何方向轉(zhuǎn)動(dòng),，故屬自由轉(zhuǎn)子CKD氣缸-CMA2系列，類型,。靜電場(chǎng)僅有吸力,，轉(zhuǎn)子離電極越近吸力就越大，這就使轉(zhuǎn)子處于不穩(wěn)定狀態(tài),。用一套支承電路改變轉(zhuǎn)子所受的力,，可使轉(zhuǎn)子保持在中心位置。靜電CKD氣缸-CMA2系列,，采用非接觸支承,，不存在摩擦,所以精度很高,漂移率低達(dá)10 ～10 度/時(shí)。它不能承受較大的沖擊和振動(dòng),。它的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和制造工藝復(fù)雜,，成本較高。
撓性CKD氣缸-CMA2系列,，轉(zhuǎn)子裝在彈性支承裝置上的CKD氣缸-CMA2系列,，。在撓性CKD氣缸-CMA2系列,，中應(yīng)用較廣的是動(dòng)力調(diào)諧撓性CKD氣缸-CMA2系列,，。它由內(nèi)撓性桿,、外撓性桿,、平衡環(huán)、轉(zhuǎn)子,、驅(qū)動(dòng)軸和電機(jī)等組成,。它靠平衡環(huán)扭擺運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)力反作用力矩(陀螺力矩)來(lái)平衡撓性桿支承產(chǎn)生的彈性力矩，從而使轉(zhuǎn)子成為一個(gè)無(wú)約束的自由轉(zhuǎn)子,，這種平衡就是調(diào)諧,。撓性CKD氣缸-CMA2系列，是60年代迅速發(fā)展起來(lái)的慣性元件,，它因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、精度高(與液浮陀螺相近)、成本低,，在飛機(jī)和導(dǎo)dan上得到了廣泛應(yīng)用,。
激光CKD氣缸-CMA2系列，它的結(jié)構(gòu)原理與上面幾種CKD氣缸-CMA2系列,，*不同,。激光陀螺實(shí)際上是一種環(huán)形激光器，沒(méi)有高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械轉(zhuǎn)子，但它利用激光技術(shù)測(cè)量物體相對(duì)于慣性空間的角速度,，具有速率CKD氣缸-CMA2系列,，的功能。激光CKD氣缸-CMA2系列,，的結(jié)構(gòu)和工作是：用熱膨脹系數(shù)極小的材料制成三角形空腔,。在空腔的各頂點(diǎn)分別安裝三塊反射鏡，形成閉合光路,。腔體被抽成真空,，充以氦氖氣，并裝設(shè)電極,，形成激光發(fā)生器,。激光發(fā)生器產(chǎn)生兩束射向相反的激光。當(dāng)環(huán)形激光器處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),，兩束激光繞行一周的光程相等,，因而頻率相同，兩個(gè)頻率之差(頻差)為零,，干涉條紋為零。當(dāng)環(huán)形激光器繞垂直于閉合光路平面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),，與轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致的那束光的光程延長(zhǎng),，波長(zhǎng)增大，頻率降低;另一束光則相反,，因而出現(xiàn)頻差,，形成干涉條紋。單位時(shí)間的干涉條紋數(shù)正比于轉(zhuǎn)動(dòng)角速度,。激光陀螺的漂移率低達(dá)0.1～0.01度/時(shí),，可靠性高，不受線加速度等的影響,，已在飛行器的慣性導(dǎo)航中得到應(yīng)用,，是很有發(fā)展前途的新型CKD氣缸-CMA2系列，,。處在研制過(guò)程中的光導(dǎo)纖維CKD氣缸-CMA2系列,，正逐漸成為實(shí)用的儀表。其他新型原理的CKD氣缸-CMA2系列,，如核子共振CKD氣缸-CMA2系列,，等，還處在研究階段,。
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