[科普中国]-姿态敏感元件

能敏锐地感受某种物理、化学、生物的信息并将其转变为电信息的特种电子元件称为敏感元件。姿态敏感元件可以指出船的姿态或航向。大概在十三世纪，引进了罗磁盘，罗盘只能指出船的姿态或航向，而不能指出其位置。另一个大的进步发生在十九世纪后期，即在导航上应用陀螺仪。陀螺仪最早应用在陀螺罗盘上，它根据地球的稳定转动，而不是以不规则的磁力线作为信息进行工作。1

姿态敏感元件的发展古时候，一艘船在多雾或不好的天气中航行是一件非常麻烦的事。水流或风向的任何变化都要使船偏离航向，舵手看不到太阳或星星，无法辨认方向。大概在十三世纪，引进了罗磁盘，在漫长的航行史上，可能是一个巨大的进步。它第一次使人依靠机器，而不是依靠人的眼睛去寻找航路。值得注意的是，罗盘不能告诉航行者他在什么地方，只能告诉他航行的方向。简言之，罗盘只能指出船的姿态或航向，而不能指出其位置。另一个大的进步发生在十九世纪后期，即在导航上应用陀螺仪。这是非常必要的，因为使用磁力线导航有许多问题，磁力线在地球表面不一致，而且，由于金属飞行器的发展，磁罗盘也不适用了。例如曾发现每当炮塔转动时，罗盘总是改变指示。陀螺仪最早应用在陀螺罗盘上，它根据地球的稳定转动，而不是以不规则的磁力线作为信息进行工作。1

磁罗盘磁罗盘根据指南针原理制成的，用以指示方位的仪器，又称磁罗经。主要由若干平行排列的磁针、刻度盘和磁误差校正装置组成，磁针固装在刻度盘背面，在地磁影响下，磁针带刻度盘转动，用以指出方向。常在船舶和飞机上作导航用。13世纪，海运事业发展起来，逐渐采用磁罗盘导航，并有了“针路”的记载，表示船行应取的方向。早期飞机上就装有磁罗盘，但是由于飞机上钢铁构件和电气设备所形成的磁场干扰影响很大，必需采用补偿的方法以抵消飞机本身的磁场干扰。航空磁罗盘有两种基本类型。（1）直读式：优点是简单可靠，但因装在磁干扰较大的驾驶舱内，故误差较大。（2）远读式：把磁罗盘改成磁航向传感器，安装在驾驶舱外，将检测到的磁航向信息远距离送到驾驶舱的仪表板上显示，其优点是可把磁传感器安装在机上磁干扰较小的位置。磁罗盘在飞机作非匀速飞行或转弯时，会产生较大的误差，也不适宜在磁性异常地区和高纬度地区使用，因此近代飞机上远读式磁罗盘已由性能较完善的陀螺此罗盘或航向系统所取代。1

陀螺仪陀螺仪不过是一个平行良好的轮，在配合适当的支架上旋转。用在飞行仪器上的陀螺仪最轻者仅重几盎司，而一个稳定核潜艇的陀螺仪却重达55吨。陀螺轴的定轴性使轴始终保持指向一个固定方向（假定是东）。如果飞机突受一股侧风袭击，则飞机将偏航或绕其垂直轴转弯。但是陀螺的转轴仍保持其原来的方向。两者方向之差构成了必要的信息，它使飞机保持原来的航向。在有人驾驶的飞机里，如果飞机需要转弯，驾驶员就使飞机转到飞机指示器显示出所要求的角度为止。如果需要保持这个新的航向，他就要拨转陀螺仪的指针对准新的飞行航向。按这种方法安装陀螺仪来控制导弹的偏航，不用目视指示，输出向导弹计算机万络输送的误差信号。1

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郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学