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原标题:加速度计与陀螺仪:有什么区别?

浏览次数:161 时间:2019-11-12

  许多不同的传感设备用于确定物体的位置和方向。这些传感器中最常见的是陀螺仪和加速度计。虽然目的相似,但它们衡量的是不同的东西。当组合到单个设备中时,它们可以创建非常强大的信息阵列。

  陀螺仪是一种利用地球引力帮助确定方向的装置。它的设计包括一个自由旋转的圆盘,称为转子,安装在一个更大,更稳定的轮子中心的旋转轴上。当轴转动时,转子保持静止以指示中心重力,从而哪个方向“向下”。

  “ 佐治亚州立大学的一项研究指南”称,一种典型的陀螺仪是通过将一个相对较大的转子悬挂在称为万向节的三个环内来制造的。“将这些转子安装在高质量的轴承表面上可以确保在转子内部施加很小的扭矩。”

  加速度计是一种紧凑型设备,用于测量非重力加速度。当它集成的物体从静止状态变为任何速度时,加速度计被设计成响应与这种运动相关的振动。它使用在振动发生时处于应力下的微观晶体,并且从该应力产生电压以产生任何加速度的读数。加速度计是跟踪量化自运动中的适应度和其他测量值的设备的重要组成部分。

  根据Ville Kaajakari的书“实用MEMS”,第一台加速度计被称为阿特伍德机器,由英国物理学家乔治阿特伍德于1783年发明。

  两个设备之间的主要区别很简单:一个可以感知旋转,而另一个不能。在某种程度上,加速度计可以测量静止物品相对于地球表面的方向。当在特定方向上加速时,加速度计无法区分加速度计和通过地球引力提供的加速度。如果你在飞机上使用时考虑到这种障碍,加速度计很快就失去了它的吸引力。

  陀螺仪通过能够测量围绕特定轴的旋转速率来保持其有效性水平。当测量围绕飞行器的滚动轴的旋转速率时,它识别实际值直到物体稳定。使用角动量的关键原理,陀螺仪有助于指示方向。相比之下,加速度计基于振动测量线性加速度。

  典型的双轴加速度计为用户提供飞机,智能手机,汽车或其他设备的重力方向。相比之下,陀螺仪旨在基于空间刚度原理确定角位置。尽管它们的目的相似,但每个设备的应用程序变化很大。例如,陀螺仪用于无人驾驶飞行器,罗盘和大型船只的导航,最终有助于航行稳定性。加速度计在使用中同样广泛使用,可以在工程,机械,硬件监控,建筑和结构监控,导航,运输甚至消费电子产品中找到。

  加速度计在消费电子市场中的出现,引入了诸如使用它作为内置指南针应用程序的iPhone这样的广泛设备,促进了其在所有软件渠道中的整体普及。通过简单地摇动智能手机来确定屏幕方向,充当指南针和撤消操作是一些依赖于加速计的基本功能。近年来,它在消费电子产品中的应用现在扩展到个人笔记本电脑。

  实际使用情况最能说明这些传感器之间的差异。加速度计用于确定加速度,但三轴加速度计可以识别平台相对于地球表面的方向。然而,一旦该平台开始移动,其解读变得更加复杂。例如,在自由落体中,加速度计将显示零加速度。在执行转弯60度角的飞机中,三轴加速度计将记录2-G垂直加速度,完全忽略倾斜。最终,不能单独使用加速度计来帮助保持飞机正确定向。

  相反,加速度计可用于各种消费电子产品。例如,根据Wired的说法,首批使用它的智能手机是Apple的iPhone 3GS,它引入了罗盘应用程序等功能,并且可以动摇撤消。

  陀螺仪将用于飞机中以帮助指示围绕飞机侧倾轴线的旋转速率。当飞机滚动时,陀螺仪将测量非零值,直到平台平稳,然后它将读取零值以指示“向下”的方向。读取陀螺仪的最佳示例是典型飞机上的高度指示器。它由圆形显示器表示,屏幕分为两半,上半部分为蓝色,表示天空,底部为红色表示地面。作为转弯的飞机库,显示器的方向将随着银行移动以考虑实际的地面方向。

  每个设备的预期用途最终会影响它们在所使用的每个平台中的实用性。许多设备都受益于两个传感器的存在,尽管许多设备依赖于一个传感器的使用。根据您需要收集的信息类型 -​​ 加速度或方向 - 每个设备将提供不同的结果。

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