型号:HY-GT300品牌:HY-3DM产地:中国大陆刚体陀螺仪实验系统刚体陀螺演示仪用于高校教学演示陀螺的定轴性和进动性刚体陀螺仪陀螺特性定轴性和进动性机械陀螺惯性制导演示陀螺仪（gyroscope）的原理就是，一个高速旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。人们根据这个道理，用它来保持方向，制造出来的东西就叫陀螺仪。在现实生活中，陀螺仪发生的进动是在重力力矩的作用下发生的。用途：高校老师给学生讲解陀螺的特性时的教具，陀螺力学原理的讲解工具，也是中学生创新实验陀螺仪的有力工具。结构从力学的观点近似的分析陀螺的运动时，可以把它看成是一个刚体，刚体上有一个万向支点，而陀螺可以绕着这个支点作三个自由度的转动，所以陀螺的运动是属于刚体绕一个定点的转动运动。更确切地说，一个绕对称轴高速旋转的飞轮转子叫陀螺。将陀螺安装在框架装置上，使陀螺的自转轴有角转动的自由度，这种装置的总体叫做陀螺仪。陀螺仪的基本部件有：(1)陀螺转子(常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴高速旋转，并见其转速近似为常值)；(2)内、外框架(或称内、外环，它是使陀螺自转轴获得所需角转动自由度的结构)；(3)附件(是指力矩马达、信号传感器等)。实验原理陀螺仪被用在飞机飞行仪表的心脏地位，是由于它的两个基本特性：一为定轴性（inertiaorrigidity），另一是进动性（precession），这两种特性都是建立在角动量守恒的原则下。1.1、定轴性当陀螺转子以极高速度旋转时，就产生了惯性，这惯性使得陀螺转子的旋转轴保持在空间，指向一个固定的方向，同时反抗任何改变转子轴向的力量，这种物理现象称为陀螺仪的定轴性或惯性。其惯性随以下的物理量而改变：1）转子质量愈大，惯性愈大；2）转子旋转半径愈大，惯性愈大；3）转子旋转速度愈大，惯性愈大；1.2、进动性在运转中的陀螺仪，如果外界施一作用或力矩在转子旋转轴上，则旋转轴并不沿施力方向运动，而是顺着转子旋转向前90度垂直施力方向运动，此现象即是进动性。进动性的大小也有三个影响的因素：1）外界作用力愈大，其进动性也愈大；2）转子的质量惯性矩（momentofinertia）愈大，进动性愈小；3）转子的角速度愈大，进动性愈小；而进动方向可根据进动性原理取决于施力方向及转子旋转方向。实验目的直观地演示旋转刚体（陀螺）的定轴性，和在外力作用下的进动性。1.3、实验系统性能(刚体陀螺仪实验仪器)1.刚体陀螺仪。2.仪器尺寸:230*230*230mm3.重量:2.6Kg4.电源220V/50Hz，输出电压9V，电流500MA,电压：DC+12V,电流：3A5.转子电机：直流有刷电机。（双电机结构）；6.电机转速：0-5000转/分钟或0-6000r/min，可调1.4、实验系统特点1）采用三自由度刚体陀螺结构，可进行完善的陀螺实验及演示；2）转子电机采用高速无刷电机，转速平稳，寿命长；3）转子采用双电机结构，保障了转子的对称性，并加大了转子驱动力矩，启动速度快；4）配置有专用控制器，可以完成转子转速控制，方便实验；1.4.1实验操作将刚体陀螺仪器平放在桌面上，仪器周转保留一定空间。1）接通电源，打开开关；2）设置转子转速：大、中、小；3）启动陀螺，观察陀螺转子转速是否已经稳定；4）定轴性实验当三自由度陀螺转子高速旋转后，若不受外力矩的作用，不管基座如何转动，支撑在万向支架上的陀螺仪自转轴指向惯性空间的方位不变，这种特性叫“定轴性”。当陀螺转子高速旋转稳定后，手持基座分别绕刚体陀螺三个轴转动，观测刚体陀螺仪转子轴的指向的变化。分别改变转子转速大中小，观测陀螺转子轴的变化。实验步骤将刚体陀螺仪器平放在桌面上，仪器周转保留一定空间。1、接通电源，打开开关。2、缓幔调节电源输出电压，可见陀螺开始平稳转动，无异常振动杂音。3、调电压至***大值，约12V；待转速稳定后，即可观察陀螺转动特性。4、当陀螺高速旋转起来时，将陀螺拿起，观察陀螺转轴的角度变化，验证定轴性实验。5、给陀螺仪外框施加一个力，观察内框的转动；给陀螺仪内框施加一个力，观察外框的转动。验证进动性实验。6、进动性实验进动性是三自由度陀螺仪的一个基本特性。陀螺仪绕着与外力矩矢量相垂直的方向的转动，叫做进动，其转动角速度叫做进动角速度。进动角速度的方向取决于转子动量矩H和外力矩M的方向。外加力矩沿陀螺自转方向转动90°即为进动角速度()矢量方向。或者用右手定则记忆：从动量矩H沿***短路径握向外力矩M的右手旋进方向，即为进动角速度方向。通过控制器可改变转子飞轮正反转、转速，从而控制动量矩H的方向和大小，通过内框两侧不同一侧加挂已知重量砝码，改变外力矩M的大小和方向，动量矩H为转子转动惯量和转速的乘积，方向符合右手定则进动角速度计算公式：ω=M/Hsinθ当θ=90°时，sinθ=1，所以ω=M/H=M/Iωr6）关闭电源，断开开关；7）撤收仪器设备。5、注意事项1）陀螺飞轮高速旋转时，不可用手触摸或试图阻止其转转；2）实验系统工作时，尤其是陀螺转子处于高速旋状态下，必须有人在场；3）刚体陀螺仪属于精密机械结构，操作中应当轻拿轻放，以免损坏设备。5.适用课程惯性传感器原理、惯性导航原理、导航制导与控制、飞行控制原理、无人机实训实验、基础力学、刚体力学、陀螺力学、理论力学、新型传感器原理及应用等。合作院校：北京航空航天大学仪器科学与工程系***导航实验室北京信息科技大学自动化学院导航工程桂林理工大学自动化***导航工程南开大学自动化哈尔滨工程大学航空航天***上海工程技术大学飞行控制******工程大学航海技术***大连舰艇大学航海工程技术南京航空航天大学自动化***北京信息科技大学自动化***南京大学通讯***同济大学软件学院东南大学导航与制导)