陀螺仪和加速度的讲解.ppt

速度、转速、加速度测量 速 度 测 量 光束切断法 光束切断法检测速度适合于定尺寸材料的速度检测。这是一种非接触式测量，测量精度较高。 图2所示它是由两个固定距离为L的检测器实现速度检测的。检测器由光源和光接收元件构成。被测物体以速度v行进时，它的前端在通过第一个检测器的时刻，由于物体遮断光线而产生输出信号，由这信号驱动脉冲计数器，计数器计数至物体到达第二个检测器时刻．检测器发出停止脉冲计数。由检测器间距L和计数脉冲的周期T、个数N，可求出物体的行进速度。 皮托管测速法 多普勒测速 当光源和反射体或散射体之间存在相对运动时，接收到的声波频率与入射声波频率存在差别的现象称为光学多普勒效应，是奥地利学者多普勒于1842年发现的。 当单色光束人射到运动体上某点时，光波在该点被运动体散射，散射光频率与人射光频率相比，产生了正比于物体运动速度的频率偏移，称为多普勒频移。 后向散射型多普勒测速原理 从入射光束方向看，后向散射是指接收散射光束的光电检测器位于被测物体后面，即与光源在同一侧。激光器S发出光束垂直人射到运动体，并在P点散射，散射光由光电检测器R接收。根据多普勒效应检测多普勒频移，如果人射光与散射光的夹角为?，则多普勒频移为： 多普勒效应的另一种解释 辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高 (蓝移 (blue shift))。在运动的波源后面，产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低 (红移 (red shift))。波源的速度越高，所产生的效应越大。根据光波红 /蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。所有波动现象 (包括光波) 都存在多普勒效应。 利用多普勒效应制成的仪器有激光多普勒测量仪、超声多普勒测量仪等，具有精度高、非接触、不扰乱流场、响应快、空间分辨率高、使用方便的特点，广泛用于流速测量、工业中钢板、铝材测量、医学中血液循环监测、医学诊断等。 陀螺仪测角速度（gyroscope ） 陀螺仪的基本功能是敏感角位移和角速度。在航空、航海、航天、兵器以及其它一些领域中，有着十分广泛和重要的应用。 在航空上，陀螺仪用来测量飞机的姿态角(俯仰角、横滚角、航向角)和角速度，成为飞行驾驶的重要仪表。飞行控制系统如自动驾驶仪和自动稳定器，则是在测量出这些参数的基础上，实现对飞机的自动控制或稳定，因而陀螺仪又是飞行控制系统的重要部件。 陀螺仪原理： 高速旋转的刚体称为陀螺。 第二节 转速测量 1.数字式转速表 （1）测量原理： 数字式转速测量系统由频率式转速传感器、数字转换电路和数字显示器等部分组成。首先由传感器把转速转变成频率信号，再通过测量信号的频率或周期来测量转速。 （2）转速传感器 把被测转速转换成脉冲信号。 光电式转速传感器 光电式转速传感器分为反射式和透射式两大类，它们都由光源、光路系统、调制器和光敏元件组成。调制器的作用是把连续光调制成光脉冲信号，它可以是一个其上开有均匀分布的多个缝隙(或小孔)的圆盘，或是直接在被测转轴的某一部位上涂以黑白相间的条纹。当安装在被测轴上的调制器随被测铀一起旋转时，利用圆 盘缝隙(或小孔)的透光性，或黑白条纹对光的吸收或反射性把被测转速调制成相应的光脉冲。光脉冲照射到光敏元件上时，即产生相应的电脉冲信号，从而把转速转换成了电脉冲信号。 磁电感应式转速传感器 当安装在被测转轴上的齿轮(导磁体)旋转时，其齿依次通过永久磁铁两磁极间的间隙，使磁路的磁阻和磁通发生周期性变化，从而在线圈上感应出频率和幅值均与轴转速成此例的交流电压信号u0。 频率法测转速 在电子计数器采样时间内对转速传感器输出的电脉冲信号进行计数。利用标准时间控制计数器闸门。当计数器的显示值为N时，被测量的转速n为 周期法测转速 与频率／数字转换电路不同，其特点是通过对被测信号进行分频来提供计数时间，而计数器是对晶体振荡器的输出信号脉冲进行计数。这里用被测周期T来控制闸门，填充时间?0进入计数器计数N。为了提高周期测量的准确度，通过将周期信号分频，使被测量的周期得到倍乘。故被测量的转速n为 测速发电机 直流测速发电机 电涡流式转速传感器 （3）数字化电路 为了读出被测转速，还需要进一步把传感器输出信号的频率或周期转换成数字量，以便于数字显示。一般对中、高转速采用频率法，对低转速采用周期法测量。 式中，z为旋转体每转一转传感器发出的电脉冲信号数；t为采样时间(s)。 时基电路的功能是提供时间基准(又称为时标)，它由晶体振荡器和分频器