1 基本概念 陀螺仪（ gyroscope）的原理就是，一个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。我们骑自行车 其实也是利用了这个原理。轮子转得越快越不容易倒，因为车轴有一股保持水平的力量。陀螺仪 在工作时要给它一个力，使它快速旋转起来，一般能达到每分钟几十万转，可以工作很长时间。 然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。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。 陀螺仪多用于导航、定位等系统，常用实例如手机GPS定位导航、卫星三轴陀螺仪定位。陀 螺仪基本上就是运用物体高速旋转时，角动量很大，旋转轴会一直稳定指向一个方向的性质，所 制造出来的定向仪器。不过它必需转得够快，或者惯量够大（也可以说是角动量要够大）。不然， 只要一个很小的力矩，就会严重影响到它的稳定性。 2 陀螺发展历史 1850年法国的物理学家莱昂傅科（ J.Foucault）为了研究地球自转，首先发现高速转动中的转 子（ rotor），由于惯性作用它的旋转轴永远指向一固定方向，他用希腊字 gyro（旋转）和skopein （看）两字合为gyro scopei 一字来命名这种仪表。 18世纪欧拉建立的动力学方程和欧拉运动学方程，为陀螺运动的理论奠定了基础。但是制造 出一个实用的陀螺却经历了长时间的探索。19世纪中期，随着钢制外壳船舶的出现，原来所用的 磁罗盘不再适用，因而用陀螺导航的要求日益迫切。在第一次世界大战中，美国海军制成了陀螺 导航仪，并很快被其他国家所采用。随着航海和航空事业的发展，陀螺仪已成为不可缺少的精密 导航仪器。20世纪初出现了飞机的陀螺稳定器和自动驾驶仪。但直到1940年后，陀螺罗盘才完全 代替了磁罗盘，1950年出现了惯性导航系统。 不论制造得多么精密的陀螺，要完全消除轴承的摩擦力并使质心和支点重合是不可能的，因 而就会产生外加干扰力矩的作用，引起陀螺转子自转轴的缓慢进动，称为陀螺漂移。这时的进动 角速度称为漂移角速度。陀螺漂移角速度的大小是衡量陀螺精度高低的标志。为最大限度地减少 漂移，近代陀螺的研究课题主要是如何实现无干扰力矩的支承。主要途径是用电场力来代替支架， 实现无支承悬浮。如果转子是个标准的球形，则电场力通过其中心，从而实现无摩擦的悬浮。另刚体陀螺实验系统 GT300-3DT-ED 上海紫航电子科技有限公司 Tel：54170805 Fax：54170905 共 7 页 / 第 2 页 一个途径是用磁场力来实现转子的悬浮，但要求转子必须是用超导体制造的，才能使磁力线垂直 于球形转子的表面且不穿透它的表面。这就是近代电陀螺和磁陀螺的基本设想。 3 刚体陀螺仪结构 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。 图1 陀螺仪结构 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、控制器等)。 4 陀螺仪工作原理 陀螺仪，是一个圆形的中轴的结合体。而事实上，静止与运动的陀螺仪本身并无区别，如果 静止的陀螺仪本身绝对平衡的话，抛除外在因素陀螺仪是可以不依靠旋转便能立定的。而如果陀 螺仪本身尺寸不平衡的话，在静止下就会造成陀螺仪模型倾斜跌倒，因此不均衡的陀螺仪必然依 靠旋转来维持平衡。刚体陀螺实验系统 GT300-3DT-ED 上海紫航电子科技有限公司 Tel：54170805 Fax：54170905 共 7 页 / 第 3 页 陀螺仪本身与引力有关，因为引力的影响，不均衡的陀螺仪，重的一端将向下运行，而轻的 一端向上。在引力场中，重物下降的速度是需要时间的，物体坠落的速度远远慢于陀螺仪本身旋 转的速度时，将导致陀螺仪偏重点，在旋转中不断的改变陀螺仪自身的平衡，并形成一个向上旋 转的速度方向。当然，如果陀螺仪偏重点太大，陀螺仪自身的左右互作用力也将失效！。 而在旋转中，陀螺仪如果遇到外力导致，陀螺仪转轮某点受力。陀螺仪会立刻倾斜，而陀螺 仪受力点的势能如果低于陀螺仪旋转时速，这时受力点，会因为陀螺仪倾斜，在旋转的推动下， 陀螺仪受力点将从斜下角，滑向斜上角。而在向斜上角运行时，陀螺仪受力点的势能还在向下运 行。这就导致陀螺仪到达斜上角时，受力点的剩余势能将会将在位于斜上角时，势能向下推动。 而与受力点相反的直径另一端，同样具备了相应的势能，这个势能与受力点运动方向相反， 受力点向下，而它向上，且管这个点叫“联动受力点”。当联动受力点旋转180度，从斜上角到达 斜下角，这时联动受力点，将陀螺仪向上拉动。在受力点与联动受力互作用力下，陀螺仪回归平 衡。 5 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（ inertia or rigidity），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。 5.1 定轴性 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”。如果我们以地球为基准， 则可以认为三自由度陀螺相对于地球运动，这种运动称为陀螺的假视运动或视在运动。视在运动 是陀螺稳定性的表现。 其惯性随以下的物理量而改变： 1）转子质量愈大，转动惯量I愈大； 2）转子旋转半径愈大，转动惯量I愈大； 3）转子旋转速度愈高，转动惯量I愈大； 5.2 进动性刚体陀螺实验系统 GT300-3DT-ED 上海紫航电子科技有限公司 Tel：54170805 Fax：54170905 共 7 页 / 第 4 页 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（moment of inertia）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。 6 实验系统性能 1）刚体陀螺仪  尺寸：200*200*200mm  重量: 1.6Kg 2）转子电机：直流无刷电机（双电机结构）； 3）电机转速：0~6000r/min（可调）； 4）电源  电压：DC +12V  电流：3A 7 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；刚体陀螺实验系统 GT300-3DT-ED 上海紫航电子科技有限公司 Tel：54170805 Fax：54170905 共 7 页 / 第 5 页 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； 8 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。 5）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沿最短路径握向外力矩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/H sinθ 当θ=90°时，sinθ=1，所以 ω=M/H =M/Iωr 6）关闭电源，断开开关；刚体陀螺实验系统 GT300-3DT-ED 上海紫航电子科技有限公司 Tel：54170805 Fax：54170905 共 7 页 / 第 6 页 7）撤收仪器设备。 9 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。 10 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。

轴系部件拆装与分析实验是针对轴系结构开设的实验。实验分组进行，每组2人，课内4学时。为使学生了解并掌握更多不同类型的轴系结构形式，实验中为学生提供12种不同结构形式的方案，配有相关零部件实验箱。学生自行选择方案，按所选方案自行组装，然后画出轴系部件结构草图并进行测绘。每个环节指导教师逐一进行检查，实验课结束前指导教师在草图上签字。课后按要求做实验报告，并画正规轴系部件结构图一张。该实验为学生完成轴系部件设计大作业和课程设计奠定了良好基础。该实验装置2009年获黑龙江省教学成果二等奖。

本发明提供了一种基于InDel分子标记鉴定辣椒雄性不育三系配套杂交种真实性和纯度的方法。其方法为：将辣椒杂交种和亲本培育至芽苗期，提取DNA，应用核心引物对杂交种和亲本进行筛选，只有共显性标记的引物可以作为该杂交种真实性鉴定的分子标记。若辣椒杂交种和亲本在核心引物库中无法筛选出共显性标记，则结合次级核心引物库中继续筛选，直至筛选出共显性标记。本发明建立的快速、同时鉴定辣椒雄性不育三系配套杂交种真实

应激和疾病是目前规模化畜禽养殖中面临的主要挑战，畜禽健康和生产性能都受到较大的影响，从而被动的导致大量抗生素的使用和养分排放的增加。为此本项目针对畜禽抗生素减量和养分减排，开展了新型微生态制剂技术的研发。以高效分泌抗菌肽、丁酸、蛋白酶和淀粉酶且抗逆性强为目标，筛选得到了耐热、耐酸和耐胆盐的新型丁酸梭菌和地衣芽孢杆菌菌株，并研发了丁酸梭菌和地衣芽孢杆菌的连续、混合液体深层高密度发酵技术，研发的丁酸梭菌和地衣芽孢杆菌产品获农业部2个新产品饲料证书[新饲证字(2009)01号和新饲证字(2009)02号]，制定了 2 项行业标准（NYSL-1001-2009 和 NYSL-1002-2009），获国家授权发明专利 2 项（ZL201410030648.3、ZL201410021906.1），实用新型专利 1 项，发表论文 18 篇。

该发明公开了一种新型宽带介质加载回旋行波管高频系统，属于微波、毫米波和太赫兹器件技术领域。该系统包括一次连接的预群聚段、线性放大段、非线性放大段、以及输出渐变段，预群聚段、线性放大段、非线性放大段、以及输出渐变段包括金属圆波导外壳、贴和圆波导内壁加载的环形无损介质加载波导，线性放大段角向均匀地设置有矩形有损介质片，并沿轴向呈周期性分布。该发明通过加载无损介质波导改变整个高频结构色散特性；使电子注曲线与波导色散曲线在宽频段范围内满足谐振条件，确保宽频带工作特性；同时采用渐变的输出结构，解决高频点增益低带来的输出功率低问题。该发明既能满足宽频带工作需求，又能在频带范围内提供较高的微波功率输出。

本发明涉及一种生物溶液浓度的光谱传感测试方法,依据了包层介质的光学响应遵循的物理学因果性原理,根据因果性原理,包层折射率的实部

成果描述：本发明属于无线通信传输系统中的同步技术领域，具体涉及突发OFDM系统的帧同步方法。包括从接收到的数据中选取起始位置为d、长度为N的序列S，计算S的前半部分和后半部分的相关值P，计算S的能量的一半E，计算归一化的相关值C，根据C计算时间判决变量M，将M与预设的两个门限值中的较小者比较，如果超过门限，就算出S与训练序列T的循环相关值的最大值Z，反之更新d的值并返回最先的步骤；如果Z的值超过了预设的两个门限值中的较大者，则可以确定帧起始位置，反之更新d的值并返回最先的步骤。本方法避免了SC算法平台效应对突发的OFDM系统帧同步定时精度的影响，并且可以工作在不同的信噪比条件下。市场前景分析：OFDM系统已经广泛在无线通信，光通信中应用，并作为4G乃至5G系统的核心技术之一。OFDM系统的同步问题一直是该系统实现的一个难点，如何实现快速捕获，高精度的同步是现阶段的研究热点。该成果针对OFDM采用同步头结构的系统，给出了一种适合与多径以及时变系统的同步方法，可以兼容现有的诸多系统。欧洲的DAB系统使用的OFDM调制技术其试验系统吸引了大量听众。它明显地改善了移动中接收无线广播的效果，用于DAB的成套芯片的开发工作正在一项欧洲发展项目中进行，该成果可以使OFDM接收机同步模块的价格大大降低且具有较高同步精度，其市场前景非常看好。不仅如此，该成果在民用通信领域，如视频监控，高速率OFDM无线流媒体传输都有着实用价值。与同类成果相比的优势分析：与同类成果相比，该成果有如下优势： 1）算法简单易实现，同步精度高； 2）实现成本低，运算复杂度几乎与传统SC算法相当； 3）可以兼容现有的SC算法，后向兼容性好，从而使得系统结构实现平滑过渡。换句话说就是只需要修改软件程序，而不需要更新硬件设备即可实现升级。

成果描述：本发明公开了一种近实时地震震源位置定位方法，包括以下步骤：地震发生后，读取最先得到P波到时的三个台站编号和地理坐标，识别P波到时，两两求出到时差，对地震台站的经纬度坐标数据进行投影变换转换成平面直角坐标；对于任意两个台站，画出满足到时差的双曲线，震中靠近先到台站的一支上，三支双曲线两两相交；根据交点坐标构成的三角形，计算三角形重心，该重心的坐标即为震中位置初值；进一步修订震源位置；对观测方程和指标函数进行“减元”处理；求偏导数，直到满足要求为止；将最后计算结果换算成地理坐标，此坐标即为最终结果。本发明通过排除震中方位角和震级估算的误差，提高了地震定位精度和定位速度。市场前景分析：轨道交通、地质灾害工程领域。与同类成果相比的优势分析：技术先进，性价比较高。

成果描述：本发明公开了一种基于轮毂电机的电动汽车全方位转向系统:包括中央控制系统，车架、方向盘、车架左前、右前、左后、右后的车轮，其特征在于：所述的车架通过固定在轮毂电机定子上的悬架座与轮毂电机相连接，轮毂电机的转子与车轮的轮毂固定连接,轮毂电机的转子上安装有带制动卡钳的刹车片；所述的车轮均通过与悬架座相连的独立转向机构和联动转向机构配合完成转向运动。采用该全方位转向系统的电动车辆能够实现零半径转向和横向行驶，车辆的转向灵活性好，泊车等的操作更加简单，节约了能源和城市车位空间。市场前景分析：环境保护技术领域。与同类成果相比的优势分析：技术先进，性价比较高。

本发明公开了一种全自动双水温开水器，包括保温箱体以及位于保温箱体内的加热箱、换热箱、温开水储水箱和预热水储水箱；其中，加热箱内设有带温控开关的电加热器，加热箱中的开水通过换热箱换热后温度降低进入温开水储水箱中，同时换热箱中的冷却水经换热后温度升高进入预热水储水箱中，当加热箱中液位降低时，预热水储水箱中的预热水进入加热箱中。本发明全自动双水温开水器既能提供开水，又能提供温度为50～70℃之间的温开水；并且其通过机械装置代替了电子控制装置，使得整个系统可靠性更高，运用气体或易挥发溶液的膨胀系数大，并利用虹吸作用实现了对开水的降温及对冷水的预热，不仅节约了电能和热能，也避免了用电带来的安全隐患。