航空航天与现代科学仪器.pptx

1、航天航空仪器三组吴犇寅激光测距仪Q激光测距仪，是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。激光测距仪重量轻、体积小、操作简单速度快而准确，其误差仅为其它光学测距仪的五分之一到数百分之一。激光测距仪原理Q 利用红外线测距或激光测距的原理Q 测距原理基本可以归结为测量光往返目标所需要时间，然后通过光速 c =299792458m/s 和大气折射系数 n 计算出距离 D。由于直接测量时间比较困难，通常是测定连续波的相位，称为测相式测距仪。当然，也有脉冲式测距仪，典

2、型的是 WILD的 DI-3000。Q 需要注意，测相并不是测量红外或者激光的相位，而是测量调制在红外或者激光上面的信号相位。建筑行业有一种手持式的激光测距仪，用于房屋测量，其工作原理与此相同。Q 2.测物体平面必须与光线垂直Q 通常精密测距需要全反射棱镜配合，而房屋量测用的测距仪，直接以光滑的墙面反射测量，主要是因为距离比较近，光反射回来的信号强度够大。与此可以知道，一定要垂直，否则返回信号过于微弱将无法得到精确距离。Q 3.可以测物体平面为漫反射Q 通常也是可以的，实际工程中会采用薄塑料板作为反射面以解决漫反射严重的问题。Q 4.超声波测距精度比较低，使用比较少。Q 5.激光测距仪精度可达

3、到 1毫米误差，适合各种高精度测量用途。激光陀螺 仪Q现代陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的仪器，它是现代航空，航海，航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器，它的发展对一个国家的工业，国防和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。传统的惯性陀螺仪主要是指机械式的陀螺仪，机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高，结构复杂，它的精度受到了很多方面的制约 。Q我国成为继美法俄后，世界上第四个具备独立研制激光陀螺能力的国家，为我国打破国际垄断，在精确打击武器的导航定位、姿态测量与控制、精确制导、平台稳定等方面全面赶超世界强国奠定了重要基础。激光陀螺及其军事应用Q近日，国内媒体报道了国防科技大学激

4、光陀螺创新团队的先进事迹。该团队矢志不渝，三代人攻关 43载，终于使我国成为继美法俄后，世界上第四个具备独立研制激光陀螺能力的国家，为我国打破国际垄断，在精确打击武器的导航定位、姿态测量与控制、精确制导、平台稳定等方面全面赶超世界强国奠定了重要基础。不过，小陀螺如何与国防科技联系在了一起，激光陀螺是什么，许多人未必了解 。“陀螺原理 ”及传统陀螺Q 先从陀螺说起。许多人小时候一定玩过一种玩具陀螺 “冰猴 ”。脚尖身圆的 “冰猴 ”放在地上，用一根绳子做的鞭子猛抽 “冰猴 ”， “猴身 ”就能转起来，用鞭子抽得越狠，它就转得越飞快，不会倒下。在日常生活中，我们也发现：如果一个物体旋转时速度很快，

5、它就会稳定地立在一个地点不动，转速足够快的时候，即使平板倾斜一些，它仍然不会倒，并且转轴始终指向一个固定方向。这就是物体的 “定轴特性 ”。Q 科学家 利用 “定轴特性 ”制造出能定向和定位的陀螺仪，通过将陀螺定轴方向与运载体的轴心相比对，就能得出运载体的正确方向和瞬时位置。而以陀螺仪为核心部件，进而组装出惯性导航系统或制导系统。因此，陀螺是航天、航空、航海装备及很多武器装备在作战中不可缺少的定位和导航装置 。Q 传统的惯性陀螺主要是指机电陀螺，但其稳定性以及定向与定位精度不够，不能满足现代武器精确打击的要求。科研人员一直希望能找到更好的陀螺仪，帮助运载体精确定位与定向、稳定运行，更好地发挥武

6、器的效能，激光陀螺无疑是一种很好的替代品。何为激光陀螺 ?Q科技名词定义：激光陀螺，学名 “环形激光器 ”。实际上是一种无质量的光学陀螺仪，利用环形激光器在惯性空间转动时正反两束光随转动而产生频率差的效应，测定敏感物体相对于惯性空间的角速度或转角，进而测定物体方向等 。Q原理：一束光经分光器被分成完全相同的两束光后，进入同一环形光回路，分别沿顺时针方向和逆时针方向相向传播。如果让光回路绕垂直于自身的轴旋转起来，这两束光之间会产生相位差，利用光的干涉性能测出相位差，进而得出光回路旋转的角速度。如果光回路被制成一个环形激光器，其中传播的光就是方向性好、聚束性强、相干性优的激光，因此就形成了一个能通

7、过敏感角速度来测定方向与姿态并具有快速寻北与稳定作用的激光陀螺 。Q主要 作用：主要用于精确打击武器的导航定位、姿态测量与控制、平台稳定，为它们有效完成作战任务提供更好的保障。在军事上的主要应用Q 首先，激光陀螺用于为各类战机和精确打击武器提供导航和制导所需要的实时航向、速度、高度、姿态等空间位置信息。使战机能可靠飞行和灵活进行高速战术机动，并使精确打击武器的射程和命中精度得到很大提升。同时，它还为机动发射的弹道导弹、巡航导弹寻北提供方位基准，使它们能实现快速定向定位，准确地命中目标。Q 其次，为舰艇、潜艇和制导鱼雷提供航向、航深、航速和位置等基准数据。使它们不依赖于任何外部信息，就能独立地进

8、行实时导航。Q 第三，作为稳定调节系统的重要组成部分。使坦克、装甲车等陆地战车在行进中，实时感知车体上仰和下俯等动作，自动将火炮和机枪等武器稳定在原定方向和位置，保证武器瞄准和射击时不受车体行进过程的影响。Q 第四，作为航天器姿态和轨道控制系统的重要组成部分，协助卫星保持正确姿态，使其天线波束始终能对准地球覆盖区，准确完成对地面转发和传播信号以及对地面目标的探测。Q 第五，用于运载火箭的惯性制导系统中。简化导引和控制系统结构，减小火箭的控制难度，增强火箭的飞行稳定性，同时降低火箭的发射重量，增大火箭的运载能力，提高航天器的入轨精度以及机动性和变轨能力激光陀螺仪 工作 原理Q陀螺仪基本上就是运用物体在高速旋转时，角动量会很大，旋转轴会一直稳定指向一个方向的性质为依据，用它来保持一定的方向，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，所以设置在飞机、飞弹中的陀螺仪是靠内部所提供的动力，使其保持高速转动的 。1986年 ,挑战者 号 航天飞机解体， 所有的 航天飞机停飞 两年 。2003 年，此前刚执行过第 4 次 维修哈勃空间望远镜任务 的哥伦比亚号航天飞机在返回时失事，所有的航天飞机 再次停飞两年 停飞 两年。