用水量

[拼音]：sulütuoluoyi

[英文]：rate gyroscope

測量物體角速度的陀螺儀表。20世紀20年代初，速率陀螺儀首先用作飛機的基本飛行儀表。繼而用來為防空火力控制瞄準器提供前置角資料。速率陀螺儀的用途很廣，它不僅用於飛行器、車輛、火炮控制等方面，在有關角度控制的伺服系統中也常常用它來改善系統的動態品質。在飛行器上，速率陀螺儀能為導航、制導系統提供角速度訊號，而更多的是利用它輸出的角速度訊號來改善自動駕駛儀的動態品質。

速率陀螺儀的型別很多，最常用的有三類。

（1）扭杆式速率陀螺儀：當飛行器繞速率陀螺儀的輸入軸有角速度時，開始瞬間速率陀螺儀的殼體迫使轉子跟著轉動，相當於沿輸入軸施加一個外力矩。依據陀螺儀的進動性原理（見陀螺儀），沿速率陀螺儀的輸出軸會產生陀螺力矩使轉子繞輸出軸進動，引起扭杆扭轉，沿輸出軸遂產生一個外加的彈性力矩。同理，在彈性力矩作用下，轉子又將繞輸入軸產生進動，當其進動角速度與飛行器角速度相等時，殼體不再向轉子施加力矩，因而轉子不再繞輸出軸進動，扭杆也不再繼續扭轉。轉子繞輸入軸進動角速度的大小與外加力矩（這裡指彈性力矩）成正比。這時進動角速度與飛行器角速度相等，因而彈性力矩與飛行器角速度成正比。而彈性力矩與扭杆的轉角成比例，所以轉子繞輸出軸的轉角（即角度感測器輸出的訊號）與飛行器的角速度成正比。阻尼器用來抑制轉動過程中的振盪。扭杆式速率陀螺儀因結構簡單而廣泛用於飛行器姿態控制；它的缺點是存在輸出時轉子會偏離零位，使輸出產生交叉耦合誤差。輸入角速度越大，這個誤差越大，因而精度不太高。

（2）反饋式速率陀螺儀：為了彌補扭杆式速率陀螺儀的缺點，可將角度感測元件的輸出訊號經放大後反饋到輸出軸上的力矩器中構成迴路，以電彈簧代替扭杆，只要迴路的增益足夠大就能使轉子始終保持在零位附近。流入力矩器的電流正比於輸入角速度，可作為儀表的輸出。

（3）積分陀螺儀：去掉速率陀螺儀的扭杆(或彈簧)而僅保留阻尼器則成為積分陀螺儀。當飛行器繞積分陀螺儀輸入軸有角速度時，一開始的狀況與速率陀螺儀相同，轉子繞輸出軸進動。阻尼器產生的阻尼力矩又引起轉子繞輸入軸進動。由於阻尼力矩與角速度成比例，轉子繼續繞輸出軸轉動（無扭杆約束），其轉速與飛行器的角速度成正比，因而輸出軸上的角度感測器輸出與飛行器轉角成正比的訊號。由於輸入是角速度而輸出是角度訊號，故稱為積分陀螺儀。它在慣性導航中得到廣泛應用。

參考書目

陸元九編著：《陀螺及慣性導航原理》，科學出版社，北京，1964。