《陀螺仪工作原理》PPT课件

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1、速度、转速、加速度测量速度测量速度测量线速度测量（m/s，km/h)角速度测量(rad/s)（转速测量(转/分）Rotaryspeed：revolutionsperminute(r.p.m.)AngularVelocityLinearVelocity测量原理：1.物体运动的线速度可以从物体在一定时间内移动的距离或者从物体移动一定距离所需的时间求得，这种方法只能求某段距离或时间的平均速度。越越小，越接近瞬时速度。相关法;空间滤波器法2.角速度和线速度的相互转化。3.利用物理参数测量：多普勒效应、流体力学定律、电磁感

2、应原理4.加速度积分法和位移微分法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。图2光束切断式速度测量相关法检测线速度，是利用随机过程互相关函数的方

3、法进行的，其原理如图3所示。被测物体以速度V行进，在靠近行进物体处安装两个相距L相同的传感器（如光电传感器、超声波传感器等）。传感器检测易于从被测物体上检测到的参量(如表面粗糙度、表面缺陷等），例如对被测物体发射光，由于被测物表面的差异及传感器等受随机因素的影响．传感器得到的反射光信号是经随机噪声调制过的。图中传感器2得到的信号x（t）是由于物体A点进入传感器2的检测区得到的。当物体A点运动到传感器1的检测区．得到信号y（t）。当随机过程是平稳随机过程时，y(t)的波形和x（t)是相似的，只是时间上推迟了t0(=

4、L/v)，即相关法图3相关测速原理图其物理含义是x(t)延迟to后成x(t－t0)，其波形将和y（t）几乎重叠，因此互相关值有最大值。可用于生产过程中的塑料板带、布、钢板带等速度检测。注意测量辊与被测物之间的滑移所造成的测量误差。图1接触辊式速度测量接触辊法接触辊式速度检测法是应用最广泛的一种方法。如图1所示把旋转辊轮（测量辊）接触在行进的物体上，被测物体以速度v行进并带动测量辊转动．由测量辊的转速和周长求得物体的行进速度。皮托管测速法理想不可压缩流体在重力场中作定常流动时，具有三种形式的能量：位势能、压力势能和

5、动能，在流线上任何一处三者能量之和保持恒定。1.potentialenergy:mgz1,mgz2Permass:gz1,gz22.Kineticenergy:Permass:3.pressureenergy:Workdone＝force×distance=Permass:p为动压强V2,p2z1z2V1,p1动压(Pv)＋静止压(Ps)＝全压（Pt)流体伯努力方程：(Benoulli’sEquation)皮托管：皮托管是测量流体速度的主要工具之一,广泛用于船舶和飞行体的测速。图6为皮托管测流速原理图，图中所示从

6、滞止点一直到压力表液面上的空间是一个内管，在它的外面包着外管，且与压力表的另一个液面上的空间相通，外管的壁上开有小孔，就是静压孔。在测量时，只要把皮托管对准流体流动的方向，使内管顶端（滞止点）能感受全压力pt，而具有静压孔的外管感受静压力ps。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，

7、称为多普勒频移。图4多普勒效应原理kiksP(Apparentfrequency)图4多普勒效应原理kiksP12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：2v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

8、(blueshift))。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(redshift))。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。多普勒测速仪的工作原理是利用相对运动的物体频率的变化。电磁波的传播同样有多普勒特性。当一个发出固定频率的波的物体，相对于