許多不同的感官設備用於確定物體的位置和方向。這些傳感器中最常見的是陀螺儀和加速度計。雖然目的相似,但它們衡量的是不同的東西。當組合成壹個單壹的設備,他們可以創建壹個非常強大的信息陣列。
什麽是陀螺儀陀螺儀是壹種利用地球引力來幫助確定方位的裝置。它的設計包括壹個被稱為轉子的自由旋轉盤,安裝在壹個更大且更穩定的車輪中心的旋轉軸上。當軸心轉動時,轉子保持靜止以指示中心引力,因此哪壹種方式是“向下”。“KDSPE”“KDSPs”是壹種典型的陀螺儀,它是在喬治亞州立大學的壹個研究指南中用懸掛在壹個稱為萬向節的三個環內懸掛壹個相對大的轉子。將每個轉子安裝在高質量的軸承表面上,確保可以在內部轉子上施加很少的扭矩。陀螺儀最早是由法國物理學家讓-伯納德-萊昂-福柯在19世紀發明並命名的。據《大英百科全書》記載,直到1908年,德國發明家H.Anschütz Kaempfe才發明出第壹個可行的羅經。它是為在潛水器中使用而設計的。然後,在1909年,它被用來創造第壹個自動駕駛儀。
什麽是加速計壹個加速計是壹個緊湊的裝置,旨在測量非重力加速度。當它所整合的物體從靜止到任何速度時,加速度計被設計來響應與這種運動相關的振動。它使用在振動發生時承受應力的微觀晶體,並從該應力產生壹個電壓來產生任何加速度的讀數。加速度計是設備的重要組成部分,用於跟蹤量化自我運動中的適應度和其他測量。第壹個加速度計被稱為阿特伍德機器,由英國物理學家喬治·阿特伍德在1783年發明,根據《實用微機電系統》壹書,
使用陀螺儀或加速度計
這兩種設備的主要區別很簡單:壹種可以感知旋轉,而另壹種則不能。在某種程度上,加速度計可以測量靜止物體相對於地球表面的方位。當加速度計在壹個特定的方向上加速時,它無法區分這個方向和通過地球引力提供的加速度。如果妳在飛機上考慮這個障礙,加速度計很快就會失去它的吸引力。“KDSPE”“KDSPs”陀螺儀可以通過測量特定軸上的旋轉速率來保持其有效性。當測量飛機滾轉軸周圍的旋轉速度時,它確定壹個實際值,直到物體穩定為止。利用角動量的關鍵原理,陀螺儀有助於指示方向。相比之下,加速度計測量基於振動的線性加速度。“KdSPE”“KDSPS”典型的雙軸加速度計為用戶提供了飛行器、智能手機、汽車或其他設備的重力方向。相比之下,陀螺儀是根據空間剛度原理來確定角位置的。盡管用途相似,但每種設備的應用都有很大的不同。例如,陀螺儀用於無人機、羅盤和大型船只的導航,最終有助於導航的穩定性。加速度計在工程、機械、硬件監控、建築和結構監控、導航、運輸甚至消費電子產品中的應用也同樣廣泛。
加速度計在消費電子產品市場中的出現,隨著iPh等廣泛設備的引入壹個將它用於內置的compass應用程序的人,已經促進了它在所有軟件領域的全面普及。確定屏幕方向,充當指南針,通過簡單地搖動智能手機來取消操作,這些基本功能都依賴於加速計的存在。近年來,它在消費類電子產品中的應用擴展到個人筆記本電腦。
傳感器在使用真實世界中的使用最好地說明了這些傳感器之間的差異。加速度計用於確定加速度,雖然三軸加速度計可以識別平臺相對於地球表面的方位。然而,壹旦平臺開始移動,它的讀數就變得更加復雜。例如,在自由落體時,加速度計將顯示零加速度。在壹個60度轉角的飛行器中,三軸加速度計將記錄2-G垂直加速度,完全忽略傾斜。最後,加速計不能單獨用來幫助飛機保持正確的方向。
加速計可以在各種消費電子產品中使用。例如,在使用的第壹款智能手機中,蘋果公司的iPhone 3GS引入了“羅盤應用程序”和“搖晃撤消”等功能,根據Kield.KDSPE“KDSPs”,壹架陀螺儀將在飛機中使用,以幫助指示飛機滾動軸周圍的旋轉速率。當飛機滾動時,陀螺儀將測量非零值,直到平臺水平,然後讀取零值以指示“向下”的方向。讀取陀螺儀的最好例子是典型飛機上的高度指示器。它由壹個圓形顯示器表示,屏幕分成兩半,上半部分用藍色表示天空,下半部分用紅色表示地面。當飛機傾斜轉彎時,顯示器的方向將隨著傾斜而改變,以說明地面的實際方向。
每個設備的預期用途最終影響它們在使用的每個平臺上的實用性。許多設備都受益於兩個傳感器的存在,盡管許多設備只依賴於壹個傳感器的使用。根據您需要收集的信息類型(加速度或方向),每個設備將提供不同的結果。
Alina Bradford的附加報告,現場科學貢獻者。
附加資源
非驅動微機械陀螺儀及其應用西南微系統教育中心:MEMS傳感器歷史在線雜誌:加速度、沖擊和振動傳感器原理