小陀螺精选(九篇)
第1篇：小陀螺范文
我们回到家，准备好材料：厚纸板、彩笔、圆规、铅笔、赤字、剪刀、中性笔芯。按老师说的方法做来起来（我）：从装蛋糕的纸箱上剪下了厚纸板，然后用圆规在上面画了个圆，接着用剪刀剪下这个圆，再把圆分成了八份，然后再每一份涂上一种颜色，最后用剪刀向圆的中心桶了一个洞，用中性笔芯插入洞内。这样，一个会变色的陀螺做好了！
转一转试试？哇，居然是彩色的！有淡黄、粉色、橘红、墨兰。转了多次，我发现淡黄是由黄白、橘黄组成；粉红是由淡紫转起来速度快变成；橘红是由橘黄和红组成；墨兰是由蓝、铅笔黑和中性笔黑组成。多么美丽呀！
到了学校，老师问转起来是什么颜色？大家齐声说：“白色！”我突然愣了一下，很奇怪：“你们都是白色，为什么我是彩色？”我回到家又试着转了一次，速度比原来快多了！颜色居然也变了，变成了白色！哦，我明白了，速度越快颜色就会变淡。
突然，我想起一休的扇子，才恍然大悟。原来速度越快，“他们”就会留下影子，所有影子的颜色合在一起就会变成白色。这也是动画片的原理，我又上网查了查资料，果然是这样。
科学真有趣，原来玩也能学到知识！
第2篇：小陀螺范文
陀螺之所以具有如此奇特的性能,是因为陀螺在旋转时所产生的陀螺力矩。陀螺在绕两个不平行的轴高速旋转的时候就会产生陀螺力矩,其力矩大小与陀螺旋转的动量矩和牵连角速度的乘积成正比,而牵连角速度矢量沿陀螺仪自转的方向转90°就是陀螺力矩矢量的方向。
陀螺仪表
陀螺按结构可分为二自由度陀螺和三自由度陀螺两大类,由这两种陀螺可以组成不同功能的航空仪表。飞机上的陀螺仪表主要用来测量飞机的姿态角、航向角、角位移和角速度等参量,如陀螺地平仪,可用于指示飞机的姿态角;陀螺磁罗盘,可用于指示飞机的航向角;而垂直陀螺仪,则用于测量飞机的姿态信息。
1.姿态仪表
飞机飞行中的姿态信息非常重要,必须及时准确的被飞行员掌握,陀螺仪可以精确测量飞机的姿态变化,并将其转换为电信号在仪表上进行显示。其原理如图3所示。由于高速旋转的陀螺具有稳定性,其自转轴保持在一个空间方位。当飞机上仰或者倾斜时,陀螺自转轴的方向却是不变的,飞机纵轴与陀螺自转轴之间的夹角即可表示飞机的仰角,飞机横轴与陀螺自转轴之间的夹角可表示飞机的倾斜角。通过此原理显示飞机姿态信息的陀螺仪表的种类及数量很多,本文以垂直陀螺仪和陀螺地平仪为例,对飞机的陀螺仪表的工作原理进行分析。
1)垂直陀螺仪垂直陀螺仪
在现代飞机上应用非常普遍,它可以精确测量飞机的姿态角并输出与姿态角成比例的电信号,提供给计算机,最终在仪表上显示。其结构如图4所示。为了测量和输出飞机的姿态信号,垂直陀螺仪上安装了俯仰同步器和倾斜同步器,分别输出俯仰角和倾斜角电信号。而为了减小纵向加速度误差,垂直陀螺仪安装了俯仰直立和水平修正断开电门,在存在纵向加速度时切断陀螺仪的俯仰修正;为了减小盘旋误差,垂直陀螺仪安装了倾斜直立和水平修正断开电门,在盘旋倾斜时切断陀螺仪的倾斜修正。
2)陀螺地平仪
现代飞机上的陀螺地平仪有很多种,但其工作原理基本相同,均是利用陀螺使仪表中的空地指示球相对当地水平面稳定,以此为标准,表中小飞机标志则表示飞机机体的状态,通过小飞机和指示球地平线之间的相对位置关系,测量飞机机体的俯仰角和倾斜角。地平仪指示器的结构如图5所示(图略)。当地平仪未通电时,指示球停在任意状态,当仪表通电后,陀螺仪通过自动修正或手动调整,设置在地垂线位置。仪表正常工作时,陀螺转子高速旋转,在内部修正机构的作用下,利用陀螺的稳定性和进动性,使指示球始终稳定在当地地垂线方向,并以此为标准,通过小飞机与指示球之间的相对位置关系,测量飞机机体的姿态角。
2.航向仪表
利用陀螺仪在空间方位的稳定性和跟踪基准的进动性,还可以将其自转轴置于水平位置,作为航向基准线,制作成飞机航向仪表,它所指示的航向称为陀螺航向。本文以陀螺半罗盘和陀螺磁罗盘两种航向仪表为例,对陀螺仪在飞机航向仪表中的应用加以分析。
1)陀螺半罗盘
普通的磁罗盘易受地球磁场的干扰,在指示过程中容易出现航向角误差,陀螺半罗盘则不存在地磁场的影响。利用陀螺仪的稳定性和进动性,把陀螺仪的自转轴稳定在水平指北方向,作为航向测量基准,则可以准确指示飞机的航向。之所以称其为半罗盘,则是因为陀螺仪不具备自动指北的特性,需对其自转轴进行人工调整才能正常工作。如图6所示,陀螺半罗盘的航向指标代表飞机的机头方向,固定在表壳上,刻度盘上的0°-180°线代表航向基准线,航向指标所对应的刻度即飞机的航向角。同时陀螺半罗盘内部装有水平修正器和方位修正器,二者可以产生水平修正力矩和方位修正力矩,利用陀螺仪的进动性,使陀螺仪的自转轴始终保持在水平状态和航向基准线位置,又可以给陀螺仪施加控制力矩,使陀螺仪进动到新的航向基准方位。陀螺半罗盘不受地磁场的影响,稳定性极好,但存在不能自动指北的缺点,需要进行航向人工校正,使用不是很方便,所以飞机航向指示通常会使用到另外一种陀螺仪表-陀螺磁罗盘。
2)陀螺磁罗盘陀螺磁罗盘是将普通磁罗盘和陀螺仪相结合的航向仪表,同时具有两者的优点,既能感应地球磁场自动指北,又具有陀螺仪的稳定性,在现代飞机上得到广泛应用。其结构原理如图7所示。陀螺磁罗盘通过磁传感器感应地磁场,以此来测量飞机的磁航向,同时利用内部安装的罗差修正器,消除由于飞机机电设备的磁场所造成的罗差,将航向信号输出,控制方位陀螺仪输出航向角信息,使指示器指示出飞机的磁航向。陀螺磁罗盘的信号传输过程可以看作是三步协调来完成的。第一步:陀螺磁罗盘中磁传感器和磁航向修正器对应连接,使磁传感器测出的磁航向和磁航向修正器输出的航向相协调。第二步:通过同步器使磁航向修正器和陀螺仪对应连接,使陀螺仪稳定的航向和磁航向修正器输出的航向相协调。第三步:陀螺仪中的同步器对应连接指示器中的同步器,指示出陀螺仪稳定的航向供飞行员读取。
第3篇：小陀螺范文
关键词： 二自由度； 速率陀螺； 稳定平台； 陀螺解耦
中图分类号： TN911.7?34； TP275 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）13?0030?03
Algorithm for gyro decoupling of rate gyro′s stabilized platform
GUO Lei， LIANG Jing?jing
（China AirBorne Missile Academy， Luoyang 471009， China）
Abstract： On account of the error caused by framework machining and assembly process for rate gyro′s stabilized platform， the coupling between gyros may be formed， which will bring about an angular speed error of output sight. An algorithm for gyro decoupling of two?degree of freedom rate gyro′s stabilized platform is offered in this paper. The algorithm can directly execute the decoupling calculation of the gyro data collected by processor to get the angular speed of sight.
Keywords： two?degrees of freedom； rate gyro； stabilized platform； gyro decoupling
0 引 言
二自由度速率陀螺式稳定平台是目前战术导弹的一种常见结构，该平台一般为两轴框架结构形式，每个框架上均安装速率陀螺，通过陀螺稳定装置隔离载体角运动，实现空间稳定，同时提供跟踪状态下的视线角速度[1?2]。
由于框架结构在加工和装配过程中的误差，会造成两轴陀螺彼此耦合，从而给输出视线角速度带来误差，同时造成稳定裕度下降。为了减小这种误差，需要在陀螺安装完成后进行解耦。本文给出一种直接采样陀螺的输出，根据采样结果进行解耦计算，得到不同方向角速度的方法。
1 陀螺耦合分析
二自由度速率陀螺式稳定平台的陀螺安装在平台的方位方向和俯仰方向，分别测试这两个方向的角速度。在陀螺解耦过程中，通常采用的是平台台体坐标系[Oxyz。]平台静止时，台体坐标系和弹体坐标系重合。如图1所示，平台静止状态下，[x]轴与光学镜头的光轴重合，指向头部为正，[y]轴在台体的纵向对称平面内，垂直于[x]轴，向上为正，[z]轴垂直于纵向对称平面，与[x]轴和[y]轴组成右手直角坐标系。
图1 陀螺耦合示意图
如果不考虑陀螺安装误差和框架的结构误差，速率陀螺应该分别测量方位方向和俯仰方向（[y]和[z]方向）的角速度。由于稳定平台框架结构加工时不可避免的误差，以及陀螺安装时的非正交性，安装后陀螺敏感轴不可能和需要测量的方向完全重合，如图1所示，假设方位陀螺的敏感轴和[OA]方向重合，俯仰陀螺的敏感轴和[OB]方向重合。陀螺在测试过程中，除了敏感到需要测试方向的角速度外，还会敏感到其他两个方向的角速度，这就造成了陀螺的耦合，带来角速度测量的误差，这是系统所不希望的[3?4]。
由于陀螺耦合，在得到方位和俯仰方向的陀螺测得的角速度后，均不能直接用于计算，需要进行解耦，获取台体坐标系下方位和俯仰的角速度。工程中，方位陀螺和俯仰陀螺与纵向平面[Oyz]的夹角[α]与稳定平台的不垂直度（即平台的光轴相对于安装基准面的不垂直度）大小相同，该角度一般由加工精度保证，通常在[5]以下，对陀螺测速的影响非常小，可以忽略不计。去除不垂直度影响后，将图1简化为图2，方位陀螺和俯仰陀螺实际测量的为[y]方向和[z]方向的角速度。
图2 去除不垂直度影响后的耦合
根据数学推算，方位方向和俯仰方向的角速度和陀螺测得的角速度之间的关系如下：
[vy=vycosβ-vzsinγvz=vysinβ+vzcosγ] （1）
式中：[vy]为方位视线角速度；[vz]为俯仰视线角速度；[vy']为方位陀螺测得的角速度；[vz]为俯仰陀螺测得的角速度；[β]和[γ]分别为误差造成的陀螺敏感轴与需要测量的坐标轴之间的夹角，[β]为方位陀螺敏感轴与[Oy]轴的夹角，[γ]为俯仰陀螺敏感轴与[Oz]轴的夹角。
2 陀螺解耦方法
第4篇：小陀螺范文
关键词：惯性导航技术；光纤陀螺；原理；特点；
Abstract: This paper describes the development of inertial navigation technology and analyzes the principles and characteristics of the maglev rotor gyro technology in the mainstream fiber optic gyro technology and emerging development. And do a brief description for the development of their prospects.Key words: inertial navigation technology; fiber optic gyroscope; principle; characteristics
中图分类号：TN965.7+2文献标识码：A文章编号：
1引言
惯性测量系统是一种导航定位技术，具有全天候、快速多能和机动灵活等优点。为大地测量、工程测量作业等提供了新的技术手段。惯性测量系统利用惯性导航的原理同时获取多种大地测量数据，包括经纬度、高程、方位角、重力异常和垂线偏差等。使得测量作业向自动化和全能型逐步发展。
2、 光纤陀螺
2.1原理
光纤陀螺是基于萨格奈克效应的新型光学陀螺，其工作原理类似于环形激光陀螺。萨格奈克效应是一种与媒质无关的纯空间延时，从同一光源发出的光分束成两束相同特征的光在同一闭合光路中以相反的方向传播，最后汇聚到原来的分束点，但如果闭合光路所在平面相对于惯性空间存在转动动作，则正反两束光所传播的光程将不同，于是产生光程差，这就是萨格奈克相移。采用多匝（N匝）的光纤光路可以增强萨格奈克效应，加大萨格奈克相移，并使光纤陀螺的光路尺寸大大减小。萨格奈克相移的数学表述如下式：
式中，A是光路平面的面积，是工作波长，c为光速，Ω为垂直于光路所在平面的转动角速度。可见，当波导几何参数和工作波长确定后，相位差的大小便只与系统旋转的速度有关，这就是用光纤陀螺检测转动角速度的工作原理。
光纤陀螺的分类按其结构和原理可分为干涉式光纤陀螺（I-FOG）、谐振式光纤陀螺（R-FOG）、光纤型环形激光陀螺（FRLG）、布里渊光纤陀螺（B-FOG）。而I-FOG按结构分类又可分为开环和闭环两种，还按其相位解调方式分类等。
表征光纤陀螺的性能优劣主要是输入动态范围、精度、标度因数、偏置漂移等参数。根据不同的实际应用性能需求，如今己发展出以下4种主要的干涉式光纤陀螺结构。
（l）开环全保偏光纤陀螺：精度低、成本低，早期采用模拟电路，现己基本采用数字信号处理，漂移率也提高到1°/h左右。
（2）开环单模消偏光纤陀螺：精度低、低成本，采用消偏器，采用处理电路基本和上一种相似，性能稍好于前一种。
（3）闭环全保偏光纤陀螺：精度高（可达到10-a。/h） ,高成本，采用数字电路，卞要应用于空间技术、军事应用和科学研究。
（4）闭环单模光纤陀螺：成本相对前一种光纤陀螺低，精度高（可达到0. 0035 /h），采用特殊消偏技术，数字电路，制作难度大。
2.2 特点
光纤陀螺与以往陀螺仪（如传统的机械陀螺）相比，具有无机械转动部件，灵敏度高等特点；与环形激光陀螺仪相比，它不需要光学腔的精密加工，不需要机械偏置和高压，容易制造，易于集成，寿命更长；而与微机电式的陀螺仪相比，在技术指标和环境适应性上具备优势。因此，作为一种旋转角速度测量仪器，光纤陀螺最大的优点就是耐用和高性价比。
光纤陀螺是众多种陀螺中唯一的没有活动部件，以固定状态工作并在恶劣的环境中长寿命正常工作（上百万小时）的陀螺，机械式陀螺和激光陀螺不可能
达到这些要求。
3、磁悬浮转子陀螺
3.1 超导陀螺
在磁场中一个超导体只要处于超导态，则它内部产生的磁化强度与外磁场完全抵消，从而内部的磁感应强度为零。也就是说，超导体具有完全抗磁性，这一现象被称为Meissner（梅西纳)效应。此时，靠近超导体表面，磁场的磁力线与超导体表面严格平行。对超导体表面的任一点，磁场产生的对超导体的作用力将与该点处的超导体表面垂直。利用超导Meissner效应可以实现超导磁悬浮。超导陀螺磁悬浮系统如图3所示，超导转子、球形腔、外部磁场和形成磁通路的超导体形成了超导陀螺的支承系统。陀螺仪置于超低温（材料的超导转变温度以下)环境中，将线圈通电，产生的磁场激起超导体中的电流，产生强大磁场。由于超导转子的完全抗磁性，该磁场会对转子产生斥力，这些斥力构成的合力，将转子支承于其中心。处于悬浮状态的转子在壳体内高速旋转，产生陀螺效应。
由于超导性，超导体中的电流一经激起，便会永不消失，因此超导陀螺具有能耗少的优点；且超导线圈的磁场比较稳定，因此超导悬浮的可靠性很高；转子悬浮，克服了摩擦力对转子转动的影响，转子可以达到更高的转速和更少的磨损，因此超导陀螺具有精度高、损耗少的优点。但是，就目前来说，存在很多问题限制了它的发展和应用。首先由于超导效应的产生需要超低温，超导陀螺必须工作在超低温环境中，这是超导陀螺面临的最大困难。高温超导材料的研究成为超导陀螺发展和应用的关键所在。目前超导陀螺的应用仅仅局限在宇航等高科技领域。其次加工精度要求高，超导陀螺对转子和球形腔的非球性有严格要求，应将其控制在0.5以内。最后，虽然超导陀螺的支承系统有自动定中功能，但外作用力会使转子产生无阻尼振荡.应使用转子偏移控制系统来减轻外力的影响，并采用减少转子问隙、增大超导线圈的磁通等力一式增加其悬浮刚度。
图3超导陀螺的支撑系统
3.2 磁悬浮转子微陀螺
微机械陀螺是随着MEMS技术的发展而产生的一种新型陀螺。它具有体积小、重量轻、功耗低、抗过载能力和可靠性高、能适用于较为恶劣的环境条件等优点，可广泛应用于汽车安全、电子玩具运动设备、振动监控、GPS系统、机器人控制等民用领域，同时也是航空、航天等领域运载器控制系统或惯性导航、制导系统必不可少的重要敏感器件。日前的研究主要集中在微机械振动陀螺，它是利用振动质量被基座带动旋转时产生的哥氏加速度来对角速度进行测量的。由于木身固有的正交耦合误差以及微加工技术中存在的一些困难，振动式微陀螺的精度很低，漂移精度停留在10 ~100/h的水平，尚无法达到普通陀螺的精度。
如果将电磁悬浮技术和MEMS技术结合起来，利用电磁悬浮技术使陀螺微转子和衬底分开，同时利用MEMS技术使陀螺微型化和平面化，可望制成一种高性能的微陀螺。同振动式微陀螺相比具有以下优点：
（1）精度高。可以获得很高的转速，具有很高的精度。
（2）带宽和灵敏度调整方便。悬浮系统的有效弹性常数只与施加的电磁力有关，只需调整电磁力的人小，便可能动地调整带宽和灵敏度
（3）可以实现多轴测量。悬浮的转子具有较高的自由度，可以同时测量两轴角速度和二轴线加速度。使用两个位置正交的陀螺仪便可构成一个完整的惯性测量系统，大大降低器件的尺寸和研制成本。
6参考文献
[1]周世勤.新型惯性技术的发展[ J ].飞航导弹，2002，22 (3)：94～101.
[2]李新刚，袁建平.微机械陀螺的发展现状[ J ].力学进展，2003，33 (3)：289～300.
第5篇：小陀螺范文
活动背景：
课堂上总有一些意想不到的事情发生：正在我声情并茂地讲解课文时，下面一阵“嗡嗡”的声音引起了我的不满。我快步走到一个男孩面前，他正在书桌里偷偷地玩陀螺。为了不影响上课进度，我没收了这个扰乱孩子们注意力的玩具，生气地丢在了讲台上，继续上课……
下课后，调皮的男孩来到我面前，主动承认错误，想要回这个他喜爱的玩具，为了让他记住这次教训，我并没同意他的请求，男孩失落地走开了……
这时，身边的几个孩子小心翼翼地说：“老师，别生气，他肯定不是故意的。”“老师，陀螺是挺好玩的，他放在书桌里肯定是没忍住才玩的。”面对孩子们的安慰，看着他们关心的样子我哪里还会生气呢，这样的事情其实也是常常遇到。看到我渐渐舒缓的表情，身边的孩子们好像也一下子放松了，七嘴八舌地和我聊了起来：“老师，你玩过陀螺吗？”“老师要不你转转试试，咱们班的卓然转得时间最长了。”“老师，我还自己做过陀螺呢，只是没有买的好。” 听了他们的话，我也忍不住拿起没收的陀螺转了几下，孩子们兴高采烈地在旁边为我指点。原来，陀螺在孩子们中间是这么受欢迎，为什么不能把这种乐趣带到课堂上，让玩具变学具呢？于是我说：“哪天老师和你们一起玩陀螺，我们研究研究它，怎么样？”孩子们为我的转变大声欢呼，愉快地答应着。其实，更开心的是我，我又找到了一个让孩子们喜欢的好主题。
活动目标：
会制作陀螺，在玩陀螺的过程中引导学生发现问题，并通过比较、实验提出影响陀螺转动时间、转动效果的基本因素，并根据探究结果制作既好玩又美观的陀螺。
通过活动培养学生的观察能力、制作能力，并在做和玩的过程中会根据自己的反复实验发现现象，试着作出解释。
引导学生通过做陀螺、玩陀螺、探究陀螺秘密的活动，激发学生对科学的兴趣──使学生体会小陀螺中包含着很多科学道理，培养学生认真细致、善于合作等科学态度。
活动过程：
一、导入
师：同学们，你们看这是什么？
生：陀螺！
师：你们玩过吗？
生：玩过！
师：你们玩过什么样的陀螺？
生：我玩过塑料做的陀螺。
生：我的陀螺是彩色的。
生：我妈说他们小时候的陀螺都是木头的，我们的陀螺现在有很多样子。
师：是啊，我们现在的玩具和从前比都有很多创新呢！
生：我的陀螺转起来还会发光。
师：那一定很漂亮吧！
师：小小的陀螺多有趣呀，为我们的童年增添了许多欢乐。这次的综合实践活动课我们就来研究陀螺，你们愿意吗？（师板书课题。）
二、制作简单的陀螺
师：同学们，你们玩过的陀螺是买的还是做的？
生：买的。
生：我爷爷给我做过陀螺。
师：你真幸福！爷爷亲手给你做玩具呢！
师：你们瞧，老师自己做的陀螺。其实做陀螺并不难，一张纸，一根牙签就可以。你们想动手试试吗？
生：想！
（课件：出示陀螺制作过程。）
师：人们把这张圆纸片叫做“转子”，小木棒叫做“转轴”。
师：现在就请你利用材料袋里的材料制作一个你喜欢的陀螺吧。
（生动手制作。）
三、玩中质疑、发现、猜测
师：你们比一比，看谁的转得好。
（几名学生上前比赛。）
师：从他们的比赛中你发现了什么？看出陀螺有什么特点了吗？
生：他们的陀螺有的转得好，有的转得不好。
生：我发现他们的陀螺转动快慢不一样。
生：我发现××的陀螺转得比较快，持续的时间比较长。
生：我发现他们选择的材料不一样。
生：有的人陀螺没转起来。
师：大家的发现正是不同的陀螺所表现出的不同特点。现在，试着转动自己的陀螺，再看看你的陀螺转得好吗？
（生自己尝试转动自己的陀螺。）
师：为什么有的陀螺转得好，有的陀螺转得不好？这可能是什么原因呢？
生：我想可能是上面的纸片不一样，转得就不一样。
师：你说的纸片指的是转子对吗？纸片哪方面不一样？谁能说得更具体点？
生：我觉得是纸片，也就是转子的轻重不一样影响了它的转动速度，有的同学用得是材料袋中比较薄的纸，有的同学选的是厚的纸壳。
师：你说得很具体，也很清楚，这可能就是其中的原因之一。
生：纸片的大小也可能影响陀螺的转动，有的同学剪得大，有的小。
师：纸片的大小也就是转子的形状不同，老师要把你说的也记下。
生：（边指边说）有的同学的纸片放在这，有的就还要往下，我和我同桌就不一样，所以我们两个的陀螺转的就不一样。
师：你发现了和身边同学制作的不同，从而猜测可能影响了陀螺的转动，这是个有根据的猜测，值得研究。
师：（走到一个学生跟前）你的陀螺转起来了吗。
生：我的陀螺没转起来，我也不知道是什么原因。
师：（拿起学生的陀螺给大家看）大家观察一下他的陀螺，哪些地方不太对劲呢？
生：他的牙签串歪了，没在圆的正中间。
（生恍然大悟，立刻要坐下调整。）
师：等等，先别急着改，通过你的试验，你觉得陀螺的转动还可能和什么有关？
生：可能和扎的眼有关。
师：老师帮你说得更清楚些，可能和孔的位置有关，同意吗？
生：同意。
师：我还发现有的同学可能是曾经玩过陀螺，转得很流畅，有的同学好像不太会转，这会不会也影响了你们转的结果呢？
生：会，有的人会使劲，有的人不太会用劲。
（师板书：转子的形状、转子的轻重、转轴的形状、转子的高低、用力的大小、孔的位置……）
师：发现是一切探究的起点。大家经过思考而得出的发现和猜测正是我们接下来要探究的。
三、实验比较，提出影响陀螺转动的基本因素
师：同学们猜测了这么多影响陀螺转动的因素，到底和什么有关呢，我们还要亲自试一试，进行实验比较。由于时间的关系，这节课我们重点研究转子的形状、转子的轻重、转子的高低对陀螺转动的影响，看看它们是否影响陀螺的转动，有着怎样的影响呢？其他因素大家可以课后再研究。好吗？
生：好！
师：如果要研究转子的形状对陀螺转动的影响，我们在实验时应该注意什么呢？
生：如果要研究转子的形状，我们应该保证除了转子形状之外的其他都做得一样。
师：是的，看来大家在平时的课堂上已经积累了实验的经验，也就是除了我们研究的某一方面以外的其他条件是相同的。这点大家可要记住。
师：我们有3个研究问题，请小组同学商量一下，选一个你们最感兴趣的问题进行研究，并说说你们想怎样研究。
（小组商量活动内容。）
师：哪个组说说你们的想法。
生：我们组想研究转子的形状。
师：能表达得更完整吗？打算怎么研究？
生：我们组想研究转子的形状对陀螺的影响，我们几个想用相同的牙签，剪一个大一点的圆、一个小一点的圆、一个三角形、一个正方形，然后在这几个形状的中间扎个眼，把它们串在牙签相同的高度上，然后转一转试试。
师：大家觉得他们的想法怎么样？
生：我觉得可以，他们除了转子的形状，其他做到了在相同的条件下。
师：他们的设想符合实验的要求，就可以这样实施。其他小组也要注意实验的准确。
生：我想提醒大家，在穿孔的时候要注意，不要把孔弄得很大，这样上面的纸片就会掉下去。
师：你的提醒很及时，而且，还避免了我们的不必要麻烦，代表大家谢谢你！
（小组活动。）
师：通过实验，你们发现陀螺的转动和什么有关？有着怎样的关系呢？哪个小组来说说你们的研究结果。
生：我们发现转子的形状是圆形的转得比较好，要比三角形和方形的转得时间长，而且这个圆形还不能太大。
师：你们找到了可以让陀螺转得好的转子形状，是圆形。还有哪个小组和他们研究一样的内容吗？结果怎么样？
生：我们试了，也是圆形转得好。
生：我们组研究了转子的轻重，我们发现如果转子太轻就不容易转长，稍微重一些效果要好，但重一点的纸壳一定要固定在牙签上，可是也不能太重，因为牙签比较细。
师：也就是说转子的轻重与转轴的大小、长短的关系不能忽略，要选择适当重量的是吗？
生：是的，如果我们用更粗一点的转轴，转子的重量就可以适当增加一点。
师：你们能根据操作结果做出合理的推断，不妄下结论，这真好！
生：我们研究了转子的高低与陀螺转动的关系，我们觉得转子稍微低一些，陀螺转得好些，因为这样重心低了，陀螺比较稳。
生：我们组做了好几个陀螺研究，也剪了相同的纸片，可是试了好几次都比较不出来，所以我们推测应该是低些的好。
师：你们很诚实，你们的实验精神老师也很欣赏。看来，有时实验的结论不是能一下得出的，需要我们的耐心和坚持不懈的尝试，你们的推测其实是很有道理的，如果想得出真正让人信服的结论还应该继续实验，一会你们接着做好么？
生：好！
师：看来，陀螺转动的好坏与转子的形状、转子的轻重、转子的高低都有关系，虽然今天课堂上我们的实验也许还不够准确和完美，但是大家参与实验的精神让老师感动，正是这样主动参与，耐心研究才会让我们的探究活动越来越有意义。
四、选择合适的材料重新制作既好玩又美观的陀螺
师：找到了影响陀螺转动的几个因素，你还想做一个转的好的陀螺吗？
生：想！
师：如果你还能给你的陀螺进行一下装饰，那你的陀螺大家一定会更喜欢的。
（生制作并装饰陀螺。）
五、畅谈收获，总结拓展
师：这节课，我们制作了陀螺，又对它进行了研究，同学们有什么收获愿意和大家分享吗？
生：我知道了陀螺的转动与转子和转轴有关系。
生：我想跟大家说，做实验要有耐心，就算我们开始不能得出结果，只要我们好好做，一定会得的出结果的。
师：好好做就是要有正确的方法和认真的态度。
生：我做出了一个转起来很好看的陀螺。
师：还有很多和你一样的同学，老师要祝贺大家！
生：我们小组做实验并且得出了结论，我们都很高兴！
师：看着一个个旋转的小陀螺，老师也仿佛回到了童年，童年的生活就像这五彩缤纷的小陀螺一样美好而有趣，老师希望你们利用今天学习的研究方法、带着今天的收获和问题去探索小陀螺身上更多的秘密。
评析：
王林宝：（黑龙江省教育学院小学综合实践活动教研员，初等教育教研部小学综合实践活动教研室主任，全国教师教育学会综合实践活动学科委员会常务理事，教育部综合实践活动项目组“综合实践活动课程研究与实验”课题组核心成员）
这是4年级的一节综合实践活动课。从整个活动的实施过程和效果上来看，这节课也可以称得上是一节高效的课。有这样的教学效果的主要原因来自于以下几方面：
1.流畅清晰、环环相扣的探究活动促进了学生的全面参与。
在这一活动开始，老师用简简单单的几句话打开学生的话题和思路，并设计了几次流畅清晰、环环相扣的实践活动：“尝试制作简单陀螺――玩陀螺并产生质疑――用实验进行验证――制作好看又好玩的陀螺”。几次实践活动由浅入深、由尝试到猜测到验证，紧扣活动目的层层展开。学生的积极性被调动起来，参与率很高，每个学生都不落单，而且都能在活动中得到充分的实践机会。引导学生探究是教学中的重点，谷丽老师能够在4年级的课堂上恰当地引入探究、适度地指导探究可以说是一大亮点。本节课从陀螺的转动中学生猜测了可能影响陀螺转动的很多因素，谷老师选取了3个显著的因素来带领学生探究，符合学生的特点。在探究中，老师带领学生科学地对待探究活动，提出了“在同等条件下”这样一个实验的前提，对学生进行科学实验做了有效的铺垫。在实验汇报中，谷老师并没有给学生施加更多的压力，在有的小组实验没有成功的情况下，她用简洁而充满关切的的语言对学生进行了引导，培养了学生的实验精神，这对学生今后的动手实验也起到了至关重要的作用。
第6篇：小陀螺范文
关键词：陀螺仪，温度模型，误差影响规律
中图分类号：P184.5+3 文献标识码：A 文章编号：
1引 言
测量物体在惯性空间中运动的速度、加速度、角速度、角加速度以及物体空间位置与姿态等物理量的仪器统称为惯性元器件。目前影响陀螺仪精度的最困难和主要的因素之一是温度。国内外这方面的研究很多，但由于受到理论与技术水平的限制，还没法从理论上得到温度影响的确切模型。因此，有必要将这些国内外大家们对温度影响研究的方法进行一些简单系统的介绍和总结，并就模型误差方面进行一些简单的分析[1]。
2 陀螺仪的基本定向原理
地球以角速度绕其自转轴不停的转动，所以地球上的一切物体都将随地球转动。根据平行四边形法则，角速度矢量可分解为垂直分量和水平分量(沿子午线方向)， 为了使陀螺仪能自动寻北，将陀螺仪加上附加装置，使其重心下移变成一个摆式陀螺仪。某一时刻，当陀螺仪主轴X平行于地平面AB时，重力P的方向通过重心和支承点O，陀螺房的重量P不引起重力力矩，陀螺不寻北。
但在下一时刻，由于的作用将使陀螺主轴绕Y轴旋转，所以X轴不再平行于地平面，而是相对于AB面抬高了角，此时重力P将产生一个重力力矩Mp，由陀螺进动规律知道，重力矩 Mp的矢量在Y轴上，它作用在陀螺仪主轴上， 陀螺一旦旋转，便产生进动。而陀螺主轴的进动角速度应与外力矩Mp成正比，与陀螺仪的动量矩成反比，即:
（2-1）
在综合作用下，使陀螺仪主轴总是向子午面方向进动的效应，引起这种效应的力矩，称为指向力矩，其大小为:
（2-2）
在指向力矩的作用下，陀螺主轴向子午面的进动过程是一个往复的周期运动。由于地球继续旋转，陀螺主轴又开始返回向子午面进动，从而形成了陀螺主轴围绕子午线作往复摆动的情况。这样，就给陀螺仪寻找真北方向带来了实际上的可能。陀螺往复摆动的中心位置就是陀螺北[2]。
3陀螺仪的温度模型
3.1温度影响机理
陀螺仪是决定惯性系统精度的核心部件,由于其对温度敏感度大,温度漂移成为其主要的误差源之一，温度变化对陀螺精度的影响主要反映在两个方面：一是陀螺器件材料性能本身对温度的敏感性;二是周围温度场对陀螺工作状态的影响。因此当要求工作在高精度场合时,为了提高精度、补偿温度漂移误差,必须进行必要的温控或温度补偿措施[3]。
3.2 常见的温度模型及算例分析
构造一个真实系统的模型，在模型上进行试验成为系统分析、研究的十分有效的手段。为了达到系统研究的目的，系统模型用来收集系统有关信息和描述系统有关实体。在陀螺仪温度处理中常用的主要有回归分析，数据拟合以及多项式模型等。
本文结合建模知识和方法，就一组光纤陀螺的观测数据分别利用几种典型的温度模型进行了计算和比较。得到这组数据的实验是在每个温度点等光纤陀螺仪在温控箱中达到温度平衡后再进行温度漂移性能测试，其实验数据如下[4]：
表1 光纤陀螺热平衡后不同环境温度下零漂
下面利用程序分别利用线性回归，2次最小二乘拟合，3次最小二乘拟合模型来拟合这组数据，其拟合结果如下[5]：
（1）线性回归
，拟合后的系数为：a=-3.90701，b=0.0401667，单位权中误差m=0.170806，相关系数r=0.22048，误差最大的点为第9个点，v=-0.23734；拟合曲线如下：
其中三角点为原始数据点位；由 r=0.22048 和图可知其线性相关性很弱，拟合效果不好。
（2）二次最小二乘拟合
，拟合后系数为：a=2.61717，b=-0.44432，c=0.00879097，单位权中误差m=0.100095，误差最大的点为第7个点，v=0.0930201；
（3）次最小二乘拟合
, 拟合后系数a=-7.9364，b=0.740757，c=-0.0349681，d=0.000531409， m=0.0945781，误差最大的点为第7个点v=0.133032；
拟合结果的对比分析，首先将温度观测值当做变量，对于线性回归模型根据协方差传播率对于上面所提到得模型有b=0.0401667；对二次最小二乘拟合模型要先将函数式在其近似值点上按泰勒级数展开为：
由此可见，在不同的温度点附近，相同的温度测量误差所改造成的拟合预测值偏差也不同，下面就模型系数计算了在一些温度点上，0.1度的温度测量误差所造成的模型拟合误差：
表2 不同温度点上0.1度的温度测量误差所造成的二次模型拟合误差
由上表可知当陀螺在25-26度之间工作时，由温度观测误差造成的模型拟合误差可以达到最小。
对三次最小二乘拟合模型：
下面就模型系数计算了在一些温度点上，0.1度的温度测量误差所造成的模型拟合误差：
表3 不同温度点上0.1度的温度测量误差所造成的三次模型拟合误差
与表1比较可以发现在试验所进行的温度段内，三次最小二乘拟合模型受温度测量误差的影响较大。如果把这个作为衡量模型好坏的一个标准就可以看出，虽然二次和三次模型拟合时其单位权中误差，拟合曲线，最大点中误差都差不多，但二次模型要好些。
4 结论
本文在在介绍了陀螺仪的基本原理的基础上，以光纤陀螺的实验数据进行了计算和拟合结果分析，单就拟合曲线及单位权中误差来说，二次和三次模型的拟合结果差不多，线性回归的模型不适用；因为本人能力和时间限制，本文还存在许多的不足之处，如果能更加系统的对各类陀螺仪性能进行分析，将会更加有利于人们对陀螺仪认识学习和陀螺仪应用领域的扩展。
参考文献：
[1] 杨志强，石震，路晓峰.GAT磁悬浮陀螺全站仪关键技术、系统优势及地下工程应用[Z].长安大学测绘与空间信息研究所。
[2] 石震.GAT陀螺全站仪精度评定方法研究[D].长安大学.2008
[3] 邵月慧，崔燕. 陀螺温度控制及温度建模研究[J].微计算机信息，2006,2（3）
[4] 左瑞芹. 光纤陀螺温度补偿技术研究[D].哈尔滨工程大学.2006
[5] 王瑾.基于模糊控制的陀螺仪温度控制系统[J].电子电力技术，2008,42（3）
第7篇：小陀螺范文
关键词：陀螺全站仪，矿山测量，应用
中图分类号： TD21 文献标识码： A 文章编号：
前言
陀螺全站仪测量优点的优点是1）操作简便，自动定向测量，精度高。而且全部数据现场自动记录，通过数据线可以将数据存储在计算机上，并打印输出。2）直接测得定向边的坐标方位角，可以同时完成定位定向工作。实时指导现场施工工作，一般自动陀螺仪只给出定向边的陀螺方位角。3） 测量效率高。一次定向测量只需8 分钟，同时可在现场提供导线边的坐标方位角、测站点的三维坐标、甚至还有待测点的坐标等等，可不需要另外作繁琐的内业计算。此外，该系统对仪器内外温差没有特别的要求, 从地面进入到竖井内就可以立即开展定向工作。4）仪器常数稳定，受测量环境影响小。仪器能够在一定振动环境下工作，可以大大减少停工时间。
1、GAT 陀螺全站仪的工作原理
1.1 仪器常数的测定与计算
根据陀螺全站仪的操作要求，其仪器常数在地面已知边上测定。如图1，在已知点A 上安置仪器，测得AB 边的陀螺方位角αT，由于AB 边的坐标方位角α 已知，同时，可根据A点的坐标，计算出子午线收敛角γ，从而得到AB边的真方位角（即地理方位角）A，则其仪器常数可用（1）式计算，计算过程如表1 所示。
1.2 待测边的定向测量
陀螺全站仪井下待测边的定向，其实质就是测定定向边的陀螺方位角αT 下，并用测站点的坐标（也可用近似值）计算其子午线收敛角γ 下，结合前面得到的仪器常数平均值平，即可利用（2）式计算出定向边的坐标方位角。
对于GAT 陀螺全站仪，测量人员只需正确安置仪器（整平、对中）和输入测站点坐标（或近似坐标），其余工作仪器可自动完成，并输出定向测量数据。
2、陀螺全站仪在矿山的应用
2.1 矿井定向测量
GAT 陀螺全站仪定向测量精度高，一次定向中误差≤±5″，比一井定向和两井定向的精度高很多。如图2 为一井定向示意图，若C＇D＇为井下定向边,其方位角可表示如下。
方位角αC＇D＇的误差就是定向误差， 用Mα0表示，则
即一井定向的井下导线边的起算边的误差（定向误差） 是由地面测量误差—mαDC、m准、mα，井下测量误差—mβ＇、m准＇，及投向误差θ 的综合影响，根据《煤矿测量规程》规定，一井定向两次独立定向所测得的井下定向边的方位角之差≤±2′ ， 则可算得一次定向的中误差应≤±42″。两井定向也是由投点、地面连接测量和井下连接测量三部分组成的，根据规程规定，其两次独立定向的井下定向边的方位角之差应≤±1′，则一次定向的中误差应≤±21″。从以上一井定向、两井定向及陀螺全站仪定向的误差比较来看，陀螺全站仪定向的精度高，同时陀螺全站仪测量自动化程度高，测量速度快，测量效率会高很多。因此，陀螺全站仪可广泛地用于矿井联系测量，快速精确地测定井下起算边的方位角，到达定向的目的。
2.2 陀螺全站仪的定向步骤
陀螺的定向过程分为地面观测，井下观测，然后再地面观测三步，每次观测都由零位观测、粗略定向和精密定向三部分组成。
2.3 陀螺仪悬带零位观测
在陀螺仪观测工作开始之前和结束后，需要做悬挂带零位观测，相应称为测前零位和测后零位。测定悬挂带零位时，全站仪整平并固定照准部，下放陀螺灵敏部从读数目镜中观测摆动，在分划板上连续读三个逆转点读数，估读到 0.1 格。计算零位公式：
如果测前与测后悬挂零位变化超过 ± 0.5格则需要进行校正。
2.4 定向
在这里主要介绍采用逆转点法观测时，陀螺全站仪在一个测站的操作程序如下：
1）严格整平全站仪，架上陀螺仪，以一个测回测定已知测线的方向值，然后将仪器大致对正北方。
2）锁紧摆动系统，启动陀螺马达，待达到额定转速后，下放陀螺灵敏部，进行粗略定向。制动陀螺并托起锁紧，将望远镜视准轴转到近似北方位置，固定照准部。把水平微动螺旋调整至行程范围的中间位置。
3） 打开陀螺，下放陀螺灵敏部，进行测前悬挂带零位观测。零位观测完毕，托起并锁紧灵敏部。
4） 启动陀螺马达，达到额定转速后，缓慢地下放灵敏部到半脱离位置，稍停数秒钟，再全部下放，使摆幅大约在 1°-3°范围为宜。用水平微动螺旋跟踪，在摆动达到逆转点时记录，连续记录 5个逆转点数据。然后锁紧灵敏部，制动陀螺马达。
5） 测后零位观测。
6） 以一测回测定已知测线的方向值，测前测后两次观测结果的互差不小于 10″。取测前和测后两测回的平均值作为测线方向。
2.5 井下平面控制测量方面的应用
导线测量是井下平面控制测量的最主要方法，由于井下工程的特殊情况，井下导线多数布设成支导线，如图3 所示，这类导线最弱边在最后一条边，其方位角误差为
由（5）式可知，该导线最弱边的方位角误差随着测站数的增加而变大，图3 为一井下7″基本控制导线，起始边A1 的方位角误差为±5″，则计算得Mα8-9 =±20″，若采用陀螺全站仪加测陀螺边方位角α8-9，其陀螺方位角的误差不超过5″，远小于20″，因此在井下导线控制测量时，加测最弱边的陀螺方位角可大大提高测量精度。
2.6 在贯通工程中的应用
为了保证井下工程正确贯通而进行的测量与计算工作就是贯通测量，它是井下测量工作的重要内容。目前，井下贯通测量主要采用全站仪导线测量方法，但有时贯通工程较大，测量路线长，测站数多，这样由于测角误差的影响和传递，会使贯通导线最末边产生较大的方位角误差，可由公式来推算。为了减小这种导线终边的方向误差积累，可按表1 方法来加测陀螺方位角。实际上有条件的矿山，其贯通工程也常这样做，该方案使用GAT 高精度磁悬浮陀螺全站仪进行定向和测量，大大降低了竖井联系测量的劳动强度，提高了联系测量效率，节约了成本，提高了矿山巷道的贯通精度，保证了矿山巷道的准确贯通。
结语
该仪器在矿井定向、导线控制及贯通等方面测量时，直接测得定向边的坐标方位角，可以同时完成定位定向工作。实时指导现场施工工作，一般自动陀螺仪只给出定向边的陀螺方位角。并且仪器常数稳定，受测量环境影响小。仪器能够在一定振动环境下工作，可以大大减少停工时间。方位角的测定都是独立完成的，没有方向误差的传递影响，通过分析可知，其方位角测定精度高，可在矿山推广使用，体现技术上的进步。
参考文献
[1] 杨志强，杨建华，石震，杨帅 . 新型磁悬浮陀螺全站 仪: 中 国，ZL2010 2 0110125. 7 ［P］ . 2010-10-06.
[2]靳朝阳，王润平，秦臻，等. 陀螺全站仪在井下导线测量中的应用[J]. 矿山测量，2010（6）：57-60.
[3]潘国荣，王穗辉. 地下导线加测陀螺边最优位置确定及精度分析[J]. 同济大学学报，2004（5）：656-659.
［4］王鹤翔，田永瑞，石震 . 测绘工程类陀螺全站仪精度评 定 方 法: 中 国，ZL2008 1 0018048. X ［P］．2010-08-18.
第8篇：小陀螺范文
那是一个普通的周末，我又在广场上遇见了那位老人，我驻足痴望。老人仿佛看出了我的心思，示意我试两下。我接过老人的长鞭，用绳子绕好陀螺，一抛一抽，陀螺便在地上飞快地旋转起来。当它缓缓慢下来时，再用绳子抽打，给它加速，陀螺得意地跑着，我感觉就好像是在调教着一匹脱缰的野马，真过瘾！
看着这旋转的陀螺，我仿佛又回到了童年时光。对于从小在农村长大的70后的我来说，打陀螺并不陌生。在那个物质匮乏的年代，没有什么玩具，陀螺是农村娃最主要的娱乐项目之一。村口的晒麦场上，小伙伴三五成群，用一长、手腕粗的木棍，一头削得尖尖的，呈圆锥状，尖端再钉进去一个小圆珠，陀螺便做好了。再用小木棍绑一条长绳子，一切便大功告成。为了转起来好看，就在陀螺上画几圈环形色彩，转起来就非常好看了。
放学归来，村口最热闹的场景就是小伙伴们玩打陀螺比赛了，那快乐的笑声一直荡漾在我的童年记忆里。没想到这儿时的游戏竟成了现代人的一种锻炼项目，鞭子甩着，陀螺转着，我越打越带劲，一会儿便全身发热，大汗淋漓。
闲谈之中，老人告诉我，打陀螺时，人的膝盖、肩膀、手臂都得用劲儿，几乎全身都要跟着运动。他解释道，中老年人大多有关节炎、肩周炎，打陀螺对他们来说很有帮助，所以越来越多的中老年人打起了陀螺，用左手打，能治疗颈椎；用右手打，能治疗肩周炎，他已经打了3年了。听着老人的介绍，我对打陀螺越来越感兴趣，没有想到这儿时的游戏竟有这么多的健康好处，看来我终于找到了适合自己的运动项目。
第9篇：小陀螺范文
传统的陀螺：呈圆柱形，尖端大多镶嵌铁或钢的滚珠并给人以子弹流线感。它木质坚硬，一般由樟树、番石榴树或龙眼木等制作而成。二十世纪八九十年代，无论在晒谷场、自家厅堂抑或大街小巷，你都可以看到一只只陀螺不停地旋转着。美丽的陀螺就这样一代代流传下来。
新潮的陀螺：随着时代的演变，陀螺有了华丽的转身，变得曼妙多姿，由朴素淡雅变得流光溢彩。它们成为动感十足的电子产品，安装着电池、七彩灯泡和音乐电极的陀螺，旋转起来能发出绚丽多姿的光芒，还能发出优美的音乐。
旋转的“天使”
木陀螺
其体积小，用大拇指和食指紧紧握住轴柄上端，急速捻转放在桌上，木陀螺就会单脚独立旋转起来。
竹陀螺
先将粗棉线穿过竹片，然后由上而下绕缠在竹柄上。缠好后一手执线端向后抽，一手执竹片向前推，两只手同时用力的时候，陀螺就会向前冲出去，并发出嗡嗡的声音。
打冰尜
当天寒地冻、河道都结冰的时候，冰尜会在冰面跳起优美的舞蹈。 打冰尜时，须先将鞭绳紧绕在尜上，将尜放倒，急速抽动鞭子，冰尜会因惯性立起来，此时用鞭子连续抽打数下，使冰尜以高速旋转。如尜的转速慢下来，只需补上几鞭即可。
陀螺上的科学
力的青睐
陀螺受力旋转，各种力达到平衡时，陀螺能靠轴站立，保持平衡的优雅旋转，这是物理学原理的应用；接着受到空气阻力、地面摩擦、陀螺重心等因素影响，旋转的动力逐渐减弱，当旋转的动力消失时，陀螺也跟着左摇右晃倒下来。
回转体=陀螺
我们玩的空竹，杂技中的转碟、耍盘子、扔帽子，飞速旋转的芭蕾舞，都是利用陀螺原理。在我们的周围到处可以看到“陀螺”，小到原子大到地球，都可以看成回转的“陀螺”。
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- 1小陀螺
