“俏皮”的旋转——现代陀螺仪技术的发展

<正>美国物理学会在Physics杂志上发布了2021年的物理学年度亮点,其中的一大亮点是“物理学中的俏皮旋转”,介绍了由天体物理学家肯尼思·布雷彻（Kenneth Brecher）设计的一种新型旋转陀螺。肯尼思·布雷彻对陀螺的兴趣始于他对中子星旋转运动的理解,中子星会发生摆动或者进动,这跟陀螺的性质是相似的。后来布雷彻教授开始自己制作陀螺,他利用数学常数设计了一个单项旋转陀螺Delta CELT,这种陀螺具有优先旋转的方向。     

水面舰船用的环形激光陀螺导航仪

本文主要阐述了三个问题:1.美国海军研制舰载环形激光陀螺导航仪的背景和目的;2.美国Honeywell公司研制激光陀螺导航仪的经验;3.舰载激光陀螺导航仪计划:着重比较了舰用环形激光陀螺导航仪比机载情况要复杂得多,文中具体阐述了GG1342(34cm)型、GG1300(43cm)型和GG1389(68cm)型环形激光陀螺导航仪,并且还详细比较了GG1342型环形激光陀螺导航仪纯捷联式、单轴旋转和双轴旋转五种误     

测定陀螺进动角速度的实验方法

陀螺是一种回转仪，它能显示出回转效应.回转仪的回转效应在科学上和技术上有广泛应用，例如，炮膛内部刻有螺旋式来复线，使射出的炮弹绕几何轴作高速旋转，成为回转仪等等.在微观世界中，具有自旋的电子、原子核和其他基本粒子放在磁场中，受到磁场的力矩也将和陀螺一样，产生进动.这一切都说明进动的重要，对进动角速度的测量，能进一步加深对进动的理解.一、测量原理陀螺可以以很高的转速绕它的自转轴旋转.当它的自转轴和铅直方向偏离时，陀螺受它本身的重力矩的作用，其自转轴绕铅直轴进动而不倒下，这就是陀螺的回转效应.图1是一精制…     

光纤陀螺

1 前言光纤陀螺是利用Sagnac效应检测旋转角速度的一种光纤传感器。由于光纤陀螺(OFG)具有表1所列的许多特征,因此各国都在积极研究开发下一代陀螺。本文主要介绍OFG的原理、结构及其应用。     

谐振腔马赫-曾德尔干涉集成光波导陀螺

研究了光学环形腔中的单方向传输光在光学谐振腔中传输的情况，在系统旋转角速率变化时光束会产生频移，在此基础上，设计出一种具有谐振腔马赫-曾德尔干涉集成光波导陀螺结构，可以方便地检测出系统旋转角速率与方向，其检测精度与光波导谐振腔的品质无关。和萨尼亚克集成光波导陀螺相比较，性能价格比有进一步提高的潜力。     

光栅衍射实验中测量光栅常数的两种辅助方法

衍射光栅可以将不同波长的光在空间上分离开,在光谱分析领域中有广泛应用.利用光栅的衍射来测量光栅常数是大学物理实验中的一个典型实验,而本文介绍的正是光栅衍射实验中的两个有趣现象:一是旋转光栅时,谱线的偏转角存在一个最小值;二是光栅旋转到一定角度时,衍射光斑会逐渐消失在视野中.论文从理论上分析解释这两种现象,并设计出两种测量光栅常数的方法,在实验上进行验证.与传统的用最小偏转角测光栅常数的方法相比,本文重点分析了由判定最小偏转角位置偏差所带来的影响,并提出了对称旋转测量的方法来进一步减小误差.     

谢格奈（Segner，Jan Andrel,1704-1777）匈牙利物理学家（Physicist,Hungary）

谢格奈他生于匈牙利的波松尼（现属斯洛伐克），在耶拿取得医学学位，然后在德布勒森、耶拿、哥丁根、哈雷（德国）等大学教授物理学、数学和天文学。他最早提出表面张力概念（1751年）。他把表面张力比拟成拉伸的膜，这种概念为表面张力理论的发展奠定了基础。他还在流体动力学和刚体动力学领域内有贡献，发明了一种单级反击式水车，并研究了陀螺理论。     

从早期宇宙以来，粒子的质量在变吗？

众所周知，有关物理常数的研究一直是非常重要的课题，例如对精细结构常数α值是不是一个绝对常数就是前几年一直争论的焦点，α常数定义为电子电荷的平方与光速和普朗克常数之积的比，它是一个全面反映电磁力强度的量，而电磁力是一个描绘原子间相结合的力，对这个常数在物理界一直存在着两种观点，一派认为α值在变化，另一派则认为它是不变的．     

对称重陀螺的几种典型运动形式及其实验演示

一 对称重陀螺运动规律的探讨是经典力学教学中的一个难点.这个问题的运动微分方程的积分虽然是可行的,但是,最后归结为椭圆积分,将使物理问题淹没于数学的汪洋大海之中,而且,很难从运动规律的数学表示想象运动的直观形象.因此,通常的阐述方法是,先写出运动微分方程的几个运动积分(角动量守恒式和能量守恒式),并在这基础上分析系统运动的主要特征以及几个运动常数(角动量值和能量值)对运动的影响.这种半定量和半定性相结合的方法的优点是,一方面避免了复杂的数学运算,另一方面又能比较直观地给出系统运动形象的主要特征.从教学上说,这种方法…     

光学应用 光学航空、航天应用

V241.592006054794一种硅微陀螺的动态校零方法=Azero-calibration methodfor micro-machined silicon gyro[刊,中]/潘金艳(西安科技大学电控学院.陕西,西安(710056)),徐苛杰…//压电与声光.—2006,28(1).—123-126针对ADRX150硅微陀螺的零位漂移特性,提出了一种硅微陀螺的校零方法,分析了校零原理及误差主要来源,并论述了采用FPGA实现校零和误差补偿的技术方案,给出了试验结果数据。该校零技术有效地补偿了AD-RX150型硅微陀螺的零位重复性和稳定性,推广了AD-RX150硅微陀螺的应用范围。图1表1参7(严寒)V241.592006054795旋转载体用…     

翻转陀螺的动力学方程及其守恒量

正引言在理论力学的教学中,老师通常以陀螺为例介绍刚体运动的一些特殊性质,例如进动、章动、网球拍效应等。在普通物理实验中,老师有时也会使用一种称为翻转陀螺的小玩具来向同学们展示陀螺运动的奇异行为。在重力和摩擦力的作用下,转动的翻转陀螺会整个翻转180度。虽然翻转陀螺是一个不可积系统,但我们仍然能利用运动方程定性讨论其运动情况。     

柯西（Cauhy，Augustin Louis，Baron，1789—1857）法国数学家（Mathematician，France）

1805年柯西进入高等工业学校学习，安培是他的老师。他打算成为土木工程师，但是他的身体很差，拉格朗日也和拉普拉斯埔劝他转向搞纯粹数学。数学是紧密结合物理学的。他是第一个企图给以太奠定数学基础的人。以太在当时被认为是一种既容许光波又容许行星穿过的一种弥散状固体，他的工作使得科学家有可能接受以太而不失体面。但是这个理论并不完全令人满意。     

阿佛伽德罗常数和它的测定

阿佛伽德罗常数是物理学、化学中的一个重要的基本常数.它的发现与确定对原产分子学说的最后胜利,对微观现象同宏观现象联系的建立,对化学的发展和化学计量的确立起了决定性的作用. 十九世纪初,英国的化学家道尔顿建立了原子学说.但是他的学说很快就与盖-吕萨克发现的气体化合体积定律发生了不可调和的矛盾.这一矛盾的解决是意大利物理学家阿佛伽德罗的贡献.阿佛伽德罗首先把原子与分子区别开来,提出分子(组合分子)和原子(基本分子)是两种不同的概念.根据这种概念及盖-吕萨克的体积定律,他于1811年提出了著名的阿佛伽德罗假说:在同温同压下…     

陀螺三色板小实验的改进

初中物理第二册第31页有一个用陀螺三色板演示白光的合成的小实验。学生自制陀螺三色板做实验后,我们发现如下问题:1.学生旋转陀螺的技术不易掌握,若制得不合要求陀螺就旋转不起来;2.陀螺底部若制成尖头,那么陀螺着地点总固定在一点,当陀螺轴有点倾斜时,就会产生进动,随着进动的加剧而越来越倾斜,不一会儿就触地停止;3.陀螺底部若制成圆头时,着地点在不断地移动,若着地表面不平滑,陀螺就会触地停止。学生针对上述问题,对这个小实验进行了改进,现介绍如下。     

几种氮氧自由基与β-环糊精及其衍生物作用的EPR研究

测定了三种氮氧自由基与环糊精相互作用的EPR波谱，计算了波谱参数. 结果表明：与环糊精作用后，自由基的超精细分裂常数(a_n) 值及旋转相关时间(τ_c)都有规律变化，由此探讨了氮氧自由基与环糊精相互作用位点及作用力大小.     

光纤陀螺在转台测试中的应用

光纤陀螺是一种速率陀螺,其适合用来对转台作低速测试.根据转台所用编码器的参数,分析了转台不同角速率下光纤陀螺所需的数据刷新率及陀螺零偏稳定性对测量结果的影响.用光纤陀螺测量了转台以1°/s角速率转动时的角速率波动,对陀螺输出数据作了功率谱分析,并与示波器直接测量的结果进行了对比,结果表明光纤陀螺的测量结果是正确的;应用光纤陀螺对转台以(0.05°/s,1°/s)范围内固定角速率转动时的角速率波动进行了测量,通过对测量结果的分析表明:光纤陀螺可以用于转台的测试,它能测量出转台低速转动时的角速率波动;最后给出了光纤陀螺对转台角速率测试的下限.     

面向21世纪的新型陀螺仪——光纤陀螺

回顾光纤陀螺发展历史，论述光纤陀螺技术发展的趋势。分析并展望光纤陀螺市场前景，指出当前光纤陀螺是处于大力发展的一种新型陀螺仪，它将成为２１世纪陀螺仪市场的主导产品。     

一种大动态范围的磁光电流传感器方案

提出了一种扩大磁光式电流传感器动态范围的方法。磁光式电流传感器是基于法拉第效应和安培环路定律实现电流测量的。由于法拉第旋转角随被测电流周期性增大，测量时只能利用正弦曲线单调变化的部分，因此限制了电流的测量范围。利用光纤维尔德常数随光波长变化这一特性，通过测量两种光波旋转的角度差，获得了大电流的测量值。在正常计量范围内利用单波长数据获得精度较高的计量值，达到扩大传感器测量范围的目的。分析表明，当两波长的维尔德常数相差20％时，电流测量范围可以扩大到单波长时的6倍。采用这种方法可望用一个传感器同时满足电力系统中的计量和保护两种用途。     

艾里（Airy，Sir George BiddeⅡ，1801-1892）英国天文学家（Astronomer，England）

艾里于1823年毕业于剑桥大学，他的数学成绩居全班之首。他在该校教数学与天文学，并于1835年被任命为第七任皇家天文学家。他保持这一职务长达45年之久，直到1881年80岁退休时为止。他用精良的仪器装备格林威治天文台使之现代化，将它提高到了德国天文台的水平。自从赫歇尔H16的全盛时期以后，德国的天文台在高斯66和贝塞耳时这样一些人领导下，一直遥遥领先于英国。艾里是一个自负的人，他统治着天文台犹如一个小小的暴君，但是却使天文台的工作忙碌而充满了生机。     

面向21世纪的新型陀螺仪─—光纤陀螺

回顾光纤陀螺发展历史，论述光纤陀螺技术发展的趋势。分析并展望光纤陀螺市场前景，指出当前光纤陀螺是处于大力发展的一种新型陀螺仪，它将成为21世纪陀螺仪市场的主导产品。