गायरोस्कोप: Difference between revisions

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== रूपांतर ==
== विविधता ==


=== जाइरोस्टेट<!--'Gyrostat' redirects here-->===
=== जाइरोस्टेट===
 
जाइरोस्टेट एक ठोस आवरण में छुपा हुआ एक विशाल चक्का होता है।<ref>William Thomson (1875). ''Proc. London Math. Soc.'', vol. 6, pages 190–194.</ref><ref>[[Andrew Gray (physicist)|Andrew Gray]] (1979). ''A Treatise on Gyrostatics and Rotational Motion: Theory and Applications'' (Dover, New York)</ref> एक मेज पर इसका व्यवहार, या निलंबन या समर्थन के विभिन्न तरीकों के साथ, तेजी से घुमाए जाने पर आंतरिक अदृश्य चक्का के जाइरोस्टेटिक व्यवहार के कारण स्थिर संतुलन के सामान्य कानूनों के जिज्ञासु उत्क्रमण को चित्रित करने का कार्य करता है। [[लॉर्ड केल्विन]] द्वारा पहले जाइरोस्टैट को एक कताई शरीर की गति की अधिक जटिल स्थिति का वर्णन करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, जब एक क्षैतिज विमान पर घूमने के लिए स्वतंत्र था, जैसे कि फुटपाथ पर एक शीर्ष कताई, या सड़क पर एक साइकिल। केल्विन ने पदार्थ और ईथर की लोच के यांत्रिक सिद्धांतों को विकसित करने के लिए जाइरोस्टैट्स का भी उपयोग किया।<ref>Robert Kargon, Peter Achinstein, Baron William Thomson Kelvin: "Kelvin's Baltimore Lectures and Modern Theoretical Physics: Historical and Philosophical Perspectives" [[The MIT Press]], 1987, {{ISBN|978-0-262-11117-1}}</ref> {{full|date=July 2022}} लॉर्ड केल्विन के विचारों के आधार पर आधुनिक सातत्य यांत्रिकी में इन मॉडलों की एक किस्म है। वे एक विशिष्ट प्रकार के कोसेराट सिद्धांतों का प्रतिनिधित्व करते हैं (पहली बार यूजीन कोसेराट और फ्रांकोइस कोसेराट द्वारा सुझाया गया), जिसका उपयोग कृत्रिम रूप से बनाई गई स्मार्ट सामग्री के साथ-साथ अन्य जटिल मीडिया के वर्णन के लिए किया जा सकता है। उनमें से एक, तथाकथित केल्विन माध्यम, में क्वासिमैग्नेटोस्टैटिक्स के सन्निकटन में चुंबकीय संतृप्ति की स्थिति के पास चुंबकीय इन्सुलेटर के समान समीकरण हैं।<ref>E. Grekova, P. Zhilin (2001). ''Journal of elasticity'', Springer, vol. 64, pages 29–70</ref>


जाइरोस्टेट<!--boldface per WP:R#PLA--> एक ठोस आवरण में छुपा हुआ एक विशाल चक्का होता है।<ref>William Thomson (1875). ''Proc. London Math. Soc.'', vol. 6, pages 190–194.</ref><ref>[[Andrew Gray (physicist)|Andrew Gray]] (1979). ''A Treatise on Gyrostatics and Rotational Motion: Theory and Applications'' (Dover, New York)</ref> एक मेज पर इसका व्यवहार, या निलंबन या समर्थन के विभिन्न तरीकों के साथ, तेजी से घुमाए जाने पर आंतरिक अदृश्य चक्का के जाइरोस्टेटिक व्यवहार के कारण स्थिर संतुलन के सामान्य कानूनों के जिज्ञासु उत्क्रमण को चित्रित करने का कार्य करता है। [[लॉर्ड केल्विन]] द्वारा पहले जाइरोस्टैट को एक कताई शरीर की गति की अधिक जटिल स्थिति का वर्णन करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, जब एक क्षैतिज विमान पर घूमने के लिए स्वतंत्र था, जैसे कि फुटपाथ पर एक शीर्ष कताई, या सड़क पर एक साइकिल। केल्विन ने पदार्थ और ईथर की लोच के यांत्रिक सिद्धांतों को विकसित करने के लिए जाइरोस्टैट्स का भी उपयोग किया।<ref>Robert Kargon, Peter Achinstein, Baron William Thomson Kelvin: "Kelvin's Baltimore Lectures and Modern Theoretical Physics: Historical and Philosophical Perspectives" [[The MIT Press]], 1987, {{ISBN|978-0-262-11117-1}}</ref>{{full|date=July 2022}} लॉर्ड केल्विन के विचारों के आधार पर आधुनिक सातत्य यांत्रिकी में इन मॉडलों की एक किस्म है। वे एक विशिष्ट प्रकार के कोसेराट सिद्धांतों का प्रतिनिधित्व करते हैं (पहली बार यूजीन कोसेराट और फ्रांकोइस कोसेराट द्वारा सुझाया गया), जिसका उपयोग कृत्रिम रूप से बनाई गई स्मार्ट सामग्री के साथ-साथ अन्य जटिल मीडिया के वर्णन के लिए किया जा सकता है। उनमें से एक, तथाकथित केल्विन माध्यम, में क्वासिमैग्नेटोस्टैटिक्स के सन्निकटन में चुंबकीय संतृप्ति की स्थिति के पास चुंबकीय इन्सुलेटर के समान समीकरण हैं।<ref>E. Grekova, P. Zhilin (2001). ''Journal of elasticity'', Springer, vol. 64, pages 29–70</ref>
आधुनिक समय में, जाइरोस्टेट अवधारणा का उपयोग अंतरिक्ष यान और उपग्रहों की परिक्रमा के लिए रवैया नियंत्रण प्रणाली के डिजाइन में किया जाता है।<ref>Peter C. Hughes (2004). ''Spacecraft Attitude Dynamics'' {{ISBN|0-486-43925-9}}</ref> उदाहरण के लिए, मीर अंतरिक्ष स्टेशन में आंतरिक रूप से घुड़सवार चक्का के तीन जोड़े थे जिन्हें जाइरोडाइन्स या कंट्रोल मोमेंट गायरोस के रूप में जाना जाता है।<ref>D. M. Harland (1997)  ''The MIR Space Station'' (Wiley); D. M. Harland (2005) ''The Story of Space Station MIR'' (Springer).</ref>
आधुनिक समय में, जाइरोस्टेट अवधारणा का उपयोग अंतरिक्ष यान और उपग्रहों की परिक्रमा के लिए रवैया नियंत्रण प्रणाली के डिजाइन में किया जाता है।<ref>Peter C. Hughes (2004). ''Spacecraft Attitude Dynamics'' {{ISBN|0-486-43925-9}}</ref> उदाहरण के लिए, मीर अंतरिक्ष स्टेशन में आंतरिक रूप से घुड़सवार चक्का के तीन जोड़े थे जिन्हें जाइरोडाइन्स या कंट्रोल मोमेंट गायरोस के रूप में जाना जाता है।<ref>D. M. Harland (1997)  ''The MIR Space Station'' (Wiley); D. M. Harland (2005) ''The Story of Space Station MIR'' (Springer).</ref>
भौतिकी में, ऐसी कई प्रणालियाँ हैं जिनके गतिशील समीकरण जाइरोस्टेट की गति के समीकरणों के समान हैं।<ref>C. Tong (2009). ''American Journal of Physics'' vol. 77, pages 526–537</ref> उदाहरणों में एक ठोस पिंड शामिल है जिसमें एक गुहा है जो एक अदृश्य, असंपीड्य, सजातीय तरल से भरा है,<ref>N.N. Moiseyev and V.V. Rumyantsev (1968). ''Dynamic Stability of Bodies Containing Fluid'' (Springer, New York)</ref> [[इलास्टिका सिद्धांत]] में तनावग्रस्त इलास्टिक रॉड का स्थैतिक संतुलन विन्यास,<ref>[[Joseph Larmor]] (1884). ''Proc. London Math. Soc.'' vol. 15, pages 170–184</ref> एक गैर-रैखिक माध्यम से फैलने वाली एक हल्की नाड़ी की ध्रुवीकरण गतिकी,<ref>M.V. Tratnik and J.E. Sipe (1987). ''Physical Review A'' vol. 35, pages 2965–2975</ref> कैओस थ्योरी में [[लॉरेंज सिस्टम]],<ref>A.B. Gluhovsky (1982). ''Soviet Physics Doklady'' vol. 27, pages 823–825</ref> और [[पेनिंग ट्रैप]] मास स्पेक्ट्रोमीटर में आयन की गति।<ref>S. Eliseev et al. (2011). ''Physical Review Letters'' vol. 107, paper 152501</ref>
भौतिकी में, ऐसी कई प्रणालियाँ हैं जिनके गतिशील समीकरण जाइरोस्टेट की गति के समीकरणों के समान हैं।<ref>C. Tong (2009). ''American Journal of Physics'' vol. 77, pages 526–537</ref> उदाहरणों में एक ठोस पिंड शामिल है जिसमें एक गुहा है जो एक अदृश्य, असंपीड्य, सजातीय तरल से भरा है,<ref>N.N. Moiseyev and V.V. Rumyantsev (1968). ''Dynamic Stability of Bodies Containing Fluid'' (Springer, New York)</ref> [[इलास्टिका सिद्धांत]] में तनावग्रस्त इलास्टिक रॉड का स्थैतिक संतुलन विन्यास,<ref>[[Joseph Larmor]] (1884). ''Proc. London Math. Soc.'' vol. 15, pages 170–184</ref> एक गैर-रैखिक माध्यम से फैलने वाली एक हल्की नाड़ी की ध्रुवीकरण गतिकी,<ref>M.V. Tratnik and J.E. Sipe (1987). ''Physical Review A'' vol. 35, pages 2965–2975</ref> कैओस थ्योरी में [[लॉरेंज सिस्टम]],<ref>A.B. Gluhovsky (1982). ''Soviet Physics Doklady'' vol. 27, pages 823–825</ref> और [[पेनिंग ट्रैप]] मास स्पेक्ट्रोमीटर में आयन की गति।<ref>S. Eliseev et al. (2011). ''Physical Review Letters'' vol. 107, paper 152501</ref>




=== एमईएमएस जाइरोस्कोप ===
{{main article|Vibrating structure gyroscope}}
एक [[माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम]] (एमईएमएस) जाइरोस्कोप इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में पाया जाने वाला एक छोटा आकार का जाइरोस्कोप है। यह [[फौकॉल्ट पेंडुलम]] का विचार लेता है और एक कंपन तत्व का उपयोग करता है। इस तरह के जाइरोस्कोप का उपयोग पहली बार सैन्य अनुप्रयोगों में किया गया था, लेकिन तब से इसे व्यावसायिक उपयोग बढ़ाने के लिए अपनाया गया है।<ref>{{Cite journal|last1=Passaro|first1=Vittorio M. N.|last2=Cuccovillo|first2=Antonello|last3=Vaiani|first3=Lorenzo|last4=De Carlo|first4=Martino|last5=Campanella|first5=Carlo Edoardo|date=7 October 2017|title=गायरोस्कोप प्रौद्योगिकी और अनुप्रयोग: औद्योगिक परिप्रेक्ष्य में एक समीक्षा|journal=Sensors (Basel, Switzerland)|volume=17|issue=10|page=2284|doi=10.3390/s17102284|issn=1424-8220|pmc=5677445|pmid=28991175|bibcode=2017Senso..17.2284P|doi-access=free}}</ref>


=== MEMS जाइरोस्कोप ===
{{main article|वाइब्रेटिंग स्ट्रक्चर जाइरोस्कोप}}
[[माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम]] (MEMS) जाइरोस्कोप छोटा आकार का जाइरोस्कोप है जो इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में पाया जाता है। यह [[फौकॉल्ट पेंडुलम]] का प्रत्यय लेता है और कंपन तत्व का उपयोग करता है। इस तरह के जाइरोस्कोप का उपयोग पहले सैन्य अनुप्रयोगों में किया गया था लेकिन बाद में व्यावसायिक उपयोग बढ़ाने के लिए अपनाया गया है।<ref>{{Cite journal|last1=Passaro|first1=Vittorio M. N.|last2=Cuccovillo|first2=Antonello|last3=Vaiani|first3=Lorenzo|last4=De Carlo|first4=Martino|last5=Campanella|first5=Carlo Edoardo|date=7 October 2017|title=गायरोस्कोप प्रौद्योगिकी और अनुप्रयोग: औद्योगिक परिप्रेक्ष्य में एक समीक्षा|journal=Sensors (Basel, Switzerland)|volume=17|issue=10|page=2284|doi=10.3390/s17102284|issn=1424-8220|pmc=5677445|pmid=28991175|bibcode=2017Senso..17.2284P|doi-access=free}}</ref>
=== HRG ===
हेमिसफेरिकल रेज़ोनेटर जाइरोस्कोप (HRG), जिसे वाइन-ग्लास गाइरोस्कोप (कॉन्ट्रैक्टरी) या मशरूम गाइरो भी कहा जाता है,{{contradict-inline |reason= According to [[Gyroscope#VSG or CVG]], a "vibrating structure gyroscope" is called a "wine-glass resonator"|date=February 2015}}  पतली ठोस अवस्था के हेमिसफेरिकल शेल का उपयोग करता है, जो अर्धगोलाकार शेल से घिरा होता है। यह शेल इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों द्वारा उत्पन्न फ्लेक्सल रेजोनेंस के लिए चला जाता है जो सीधे अलग फ्र्यूज-क्वार्ट्ज़ संरचनाओं पर जमा होते हैं जो शेल को घेरते हैं। जाइरोस्कोपिक प्रभाव फ्लेक्सुरल स्टैंडिंग तरंगों की इनर्शियल गुण से प्राप्त होता है।{{citation needed|date=February 2015}}


=== एचआरजी ===


अर्धगोल गुंजयमान जाइरोस्कोप (HRG), जिसे वाइन-ग्लास गायरोस्कोप भी कहा जाता है{{contradict-inline |reason= According to [[Gyroscope#VSG or CVG]], a "vibrating structure gyroscope" is called a "wine-glass resonator"|date=February 2015}} या मशरूम जाइरो, एक पतले ठोस-राज्य गोलार्द्ध के खोल का उपयोग करता है, जो एक मोटे तने से जुड़ा होता है। यह खोल इलेक्ट्रोड द्वारा उत्पन्न इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों द्वारा एक फ्लेक्सुरल अनुनाद के लिए संचालित होता है जो सीधे खोल के चारों ओर अलग-अलग फ़्यूज्ड-क्वार्ट्ज संरचनाओं पर जमा होते हैं। जाइरोस्कोपिक प्रभाव फ्लेक्सुरल स्टैंडिंग तरंगों की जड़त्वीय संपत्ति से प्राप्त होता है।{{citation needed|date=February 2015}}
=== VSG or CVG ===


[[कंपन संरचना जाइरोस्कोप|वाइब्रेटिंग संरचना जाइरोस्कोप]] (VSG), जिसे कोरिओलिस कंपन जाइरोस्कोप (CVG) भी कहा जाता है,<ref>{{cite journal|url=http://www.isprs.org/proceedings/XXXVI/5-C55/www.cirgeo.unipd.it/cirgeo/convegni/mmt2007/proceedings/papers/sternberg_harald.pdf |journal=International Society for Photogrammetry and Remote Sensing Proceedings |year=2007 |title=नेविगेशन सिस्टम में उपयोग के लिए एमईएमएस जाइरोस्कोप के लिए योग्यता प्रक्रिया|author1=H. Sternberg |author2=C. Schwalm |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20111002084552/http://www.isprs.org/proceedings/XXXVI/5-C55/www.cirgeo.unipd.it/cirgeo/convegni/mmt2007/proceedings/papers/sternberg_harald.pdf |archive-date=2 October 2011 }}</ref> विभिन्न धातु मिश्र धातुओं से बने रेज़ोनेटर का उपयोग करता है। यह कम अशुद्धि, कम लागत वाले MEMS जाइरोस्कोप और उच्च-अपरिचाई और उच्च लागत वाले फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप के बीच स्थिति लेता है। तापमान पर निर्भर बहाव और नियंत्रण संकेतों की अस्थिरता को कम करने के लिए कम-इंटरिन्सिक नम सामग्री, प्रतिध्वनि वैक्यूमलाइजेशन और डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करके सटीक मापदंडों को बढ़ाया जाता है।<ref>{{cite journal |url=http://md1.csa.com/partners/viewrecord.php?requester=gs&collection=TRD&recid=A0017841AH&q=coriolis+vibratory+gyroscope+CVG&uid=789572486&setcookie=yes |title=हाल के परीक्षण परिणामों के साथ ड्रेपर प्रयोगशाला में माइक्रोमैकेनिकल जड़त्वीय सेंसर का विकास|journal=Symposium Gyro Technology Proceedings |date=14–15 September 1999 |author1=Ash, M E |author2=Trainor, C V |author3=Elliott, R D |author4=Borenstein, J T |author5=Kourepenis, A S |author6=Ward, P A |author7=Weinberg, M S |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20120823133655/https://md1.csa.com/partners/viewrecord.php?requester=gs&collection=TRD&recid=A0017841AH&q=coriolis+vibratory+gyroscope+CVG&uid=789572486&setcookie=yes |archive-date=23 August 2012}}</ref>


=== वीएसजी या सीवीजी ===
HRG जैसे सटीक सेंसर के लिए उच्च गुणवत्ता वाले वाइन-ग्लास रेज़ोनेटर का उपयोग किया जाता है।<ref>Lynch, D.D.: HRG development at Delco, Litton, and Northrop Grumman. In: Proceedings of Anniversary Workshop on Solid-State Gyroscopy, 19–21 May 2008. Yalta, Ukraine. Kyiv-Kharkiv. ATS of Ukraine, {{ISBN|978-976-0-25248-5}} (2009)</ref>


एक [[कंपन संरचना जाइरोस्कोप]] (वीएसजी), जिसे कोरिओलिस वाइब्रेटरी गायरोस्कोप (सीवीजी) भी कहा जाता है,<ref>{{cite journal|url=http://www.isprs.org/proceedings/XXXVI/5-C55/www.cirgeo.unipd.it/cirgeo/convegni/mmt2007/proceedings/papers/sternberg_harald.pdf |journal=International Society for Photogrammetry and Remote Sensing Proceedings |year=2007 |title=नेविगेशन सिस्टम में उपयोग के लिए एमईएमएस जाइरोस्कोप के लिए योग्यता प्रक्रिया|author1=H. Sternberg |author2=C. Schwalm |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20111002084552/http://www.isprs.org/proceedings/XXXVI/5-C55/www.cirgeo.unipd.it/cirgeo/convegni/mmt2007/proceedings/papers/sternberg_harald.pdf |archive-date=2 October 2011 }}</ref> विभिन्न धातु मिश्र धातुओं से बने गुंजयमान यंत्र का उपयोग करता है। यह कम सटीकता, कम लागत वाले एमईएमएस जाइरोस्कोप और उच्च सटीकता और उच्च लागत वाले फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप के बीच एक स्थान लेता है। तापमान पर निर्भर बहाव और नियंत्रण संकेतों की अस्थिरता को कम करने के लिए कम-आंतरिक डंपिंग सामग्री, गुंजयमान वैक्यूमकरण, और डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करके सटीकता पैरामीटर बढ़ाए जाते हैं।<ref>{{cite journal |url=http://md1.csa.com/partners/viewrecord.php?requester=gs&collection=TRD&recid=A0017841AH&q=coriolis+vibratory+gyroscope+CVG&uid=789572486&setcookie=yes |title=हाल के परीक्षण परिणामों के साथ ड्रेपर प्रयोगशाला में माइक्रोमैकेनिकल जड़त्वीय सेंसर का विकास|journal=Symposium Gyro Technology Proceedings |date=14–15 September 1999 |author1=Ash, M E |author2=Trainor, C V |author3=Elliott, R D |author4=Borenstein, J T |author5=Kourepenis, A S |author6=Ward, P A |author7=Weinberg, M S |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20120823133655/https://md1.csa.com/partners/viewrecord.php?requester=gs&collection=TRD&recid=A0017841AH&q=coriolis+vibratory+gyroscope+CVG&uid=789572486&setcookie=yes |archive-date=23 August 2012}}</ref>
उच्च गुणवत्ता वाली कंपन संरचना जाइरोस्कोप # वाइन ग्लास रेज़ोनेटर | वाइन-ग्लास रेज़ोनेटर एचआरजी जैसे सटीक सेंसर के लिए उपयोग किए जाते हैं।<ref>Lynch, D.D.: HRG development at Delco, Litton, and Northrop Grumman. In: Proceedings of Anniversary Workshop on Solid-State Gyroscopy, 19–21 May 2008. Yalta, Ukraine. Kyiv-Kharkiv. ATS of Ukraine, {{ISBN|978-976-0-25248-5}} (2009)</ref>




=== डीटीजी ===
=== DTG ===
डायनेमिकली ट्यून्ड जाइरोस्कोप (डीटीजी) एक रोटर है जिसे फ्लेक्सचर पिवोट्स के साथ एक सार्वभौमिक जोड़ द्वारा निलंबित किया जाता है।<ref>{{cite journal
गतिशील रूप से ट्यून किए गए जाइरोस्कोप (DTG) घूर्णक है जिसे फ्लेक्सचर पिवट के साथ सार्वभौमिक संयुक्त द्वारा निलंबित किया जाता है।<ref>{{cite journal
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  |title=हाई-बैंडविड्थ कैप्चर लूप डिज़ाइन के समर्थन में गतिशील रूप से ट्यून किए गए जाइरोस्कोप की मॉडलिंग करना|author=David May  
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  }}{{dead link|date=June 2017 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}</ref> फ्लेक्सचर स्प्रिंग संदृढ़ स्पिन दर से स्वतंत्र है। हालांकि, जिम्बल से गतिशील जड़ता (गायरोस्कोपिक प्रतिक्रिया प्रभाव से) स्पिन गति के वर्ग (हॉवे और सेवेट, 1964; लॉरेंस, 1998) के आनुपातिक ऋणात्मक स्प्रिंग कठोरता प्रदान करती है। इसलिए, विशेष गति पर, जिसे ट्यूनिंग स्पीड कहा जाता है, आदर्श जाइरोस्कोप के लिए आवश्यक शर्त है कि दो क्षण एक दूसरे को रद्द करते हैं, रोटोर को टॉर्क से मुक्त करते हैं।


=== रिंग लेजर जाइरोस्कोप ===
=== रिंग लेजर जाइरोस्कोप ===
{{Main article|Ring laser gyroscope}}
{{Main article|रिंग लेजर जाइरोस्कोप}}
एक रिंग लेज़र जाइरोस्कोप दो अलग-अलग बीमों में विभाजित एक बीम के शिफ्टिंग इंटरफेरेंस पैटर्न को मापकर रोटेशन को मापने के लिए सग्नैक प्रभाव पर निर्भर करता है जो विपरीत दिशाओं में रिंग के चारों ओर यात्रा करता है।
 
रिंग लेजर जाइरोस्कोप दो अलग बीमों में विभाजित बीम के स्थानांतरण हस्तक्षेप पैटर्न को मापने के द्वारा रोटेशन को मापने के लिए सग्नैक प्रभाव पर निर्भर करता है जो विपरीत दिशाओं में रिंग के चारों ओर यात्रा करते हैं।


1983 में जब [[[[बोइंग]] 757]]-200 ने सेवा में प्रवेश किया, तो यह पहले उपयुक्त रिंग लेजर जाइरोस्कोप से सुसज्जित था। इस जाइरोस्कोप को विकसित होने में कई साल लग गए, और [[हनीवेल]] और बोइंग के इंजीनियरों और प्रबंधकों द्वारा उत्पादन के लिए तैयार माने जाने से पहले प्रायोगिक मॉडल कई बदलावों से गुजरे। यह यांत्रिक जाइरोस्कोप के साथ प्रतिस्पर्धा का परिणाम था, जिसमें सुधार होता रहा। सभी कंपनियों में से हनीवेल ने लेजर जाइरो को विकसित करने का कारण यह बताया कि केवल वे ही ऐसी थीं जिनके पास यांत्रिक जाइरोस्कोप की एक सफल श्रृंखला नहीं थी, इसलिए वे खुद के खिलाफ प्रतिस्पर्धा नहीं करेंगे। उन्हें हल करने वाली पहली समस्या यह थी कि लॉक-इन नामक एक समस्या के कारण एक निश्चित न्यूनतम से कम लेजर गायरोस रोटेशन के साथ बिल्कुल भी पता नहीं लगाया जा सकता था, जिससे दो बीम युग्मित ऑसिलेटर की तरह कार्य करते हैं और एक दूसरे की आवृत्तियों को अभिसरण की ओर खींचते हैं और इसलिए शून्य आउटपुट। इसका उपाय यह था कि जाइरो को तेजी से हिलाया जाए ताकि वह लॉक-इन में कभी न बसे। विरोधाभासी रूप से, बहुत नियमित रूप से ड्रिथरिंग मोशन ने लॉक-इन की छोटी अवधि के संचय का उत्पादन किया जब डिवाइस अपने हिलाने की गति के चरम पर आराम कर रहा था। कंपन के लिए एक यादृच्छिक सफेद शोर लगाने से यह ठीक हो गया। ब्लॉक की सामग्री भी हीलियम लीक के कारण [[ओवेन्स कॉर्निंग]] द्वारा बनाई गई क्वार्ट्ज से एक नए ग्लास सिरेमिक [[सेर-विट]] में बदल दी गई थी।<ref>Donald MacKenzie, ''Knowing Machines: Essays in Technical Change'', MIT Press, 1996, Chapter 4: ''From the Luminiferous Ether to the Boeing 757''</ref>
जब [[बोइंग]] 757-200 ने 1983 में सेवा में प्रवेश किया, तो यह पहली उपयुक्त रिंग लेजर जाइरोस्कोप से सुसज्जित था। इस जाइरोस्कोप को विकसित करने में कई साल लग गए और प्रायोगिक मॉडल को हनीवेल और बोइंग के इंजीनियरों और प्रबंधकों द्वारा उत्पादन के लिए तैयार किए जाने से पहले कई बदलावों से गुजरना पड़ा। यह मैकेनिकल जाइरोस्कोप के साथ प्रतिस्पर्धा का परिणाम था, जिसमें सुधार होता रहा। सभी कंपनियों के हनीवेल ने लेजर जाइरो को विकसित करने का फैसला किया था कि वे एकमात्र ऐसा व्यक्ति थे, जिसके पास मैकेनिकल जाइरोस्कोप की सफल श्रृंखला नहीं थी, इसलिए वे खुद के खिलाफ प्रतिस्पर्धा नहीं करेंगे। पहली समस्या जो उन्हें हल करनी थी वह यह थी कि निश्चित न्यूनतम से नीचे लेजर जाइरोस रोटेशन का पता नहीं लगाया जा सकता था, क्लॉक-इन नामक समस्या के कारण, जहां दो बीम युग्मित दोलक की तरह कार्य करते हैं और अभिसरण की ओर एक दूसरे की फ्रीक्वेंसी और शून्य आउटपुट खींचते हैं। समाधान यह था कि जाइरो को तेजी से हिला दिया जाए ताकि वह कभी लॉक-इन में न रहे। विरोधाभासी रूप से, डिथरिंग गति के बहुत नियमित रूप से, जब डिवाइस अपने हिलिंग गति के चरम पर था, तब लॉक-इन की छोटी अवधि के संचय का उत्पादन किया। कंपन के लिए एक यादृच्छिक सफेद शोर लगाने से यह ठीक हो गया। हीलियम रिसाव के कारण ब्लॉक की सामग्री को [[ओवेन्स कॉर्निंग]] द्वारा बनाए गए नए ग्लास सिरेमिक [[सेर-विट]] में क्वार्ट्ज से भी बदल दिया गया था।<ref>Donald MacKenzie, ''Knowing Machines: Essays in Technical Change'', MIT Press, 1996, Chapter 4: ''From the Luminiferous Ether to the Boeing 757''</ref>




=== फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप ===
=== फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप ===
{{Main article|Fibre optic gyroscope}}
{{Main article|फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप}}
एक [[[[फाइबर ऑप्टिक]] जाइरोस्कोप]] यांत्रिक घुमाव का पता लगाने के लिए प्रकाश के हस्तक्षेप का भी उपयोग करता है। स्प्लिट बीम के दो भाग 5 किमी तक लंबे फ़ाइबर ऑप्टिक केबल के कॉइल में विपरीत दिशाओं में यात्रा करते हैं। रिंग लेजर जाइरोस्कोप की तरह, यह सग्नाक प्रभाव का उपयोग करता है।<ref>Hervé Lefèvre, ''The Fiber-Optic Gyroscope'', 1993, Artech House Optoelectronics Library, 1993, {{ISBN|0-89006-537-3}}</ref>
 
[[फाइबर ऑप्टिक]] जाइरोस्कोप भी यांत्रिक रोटेशन का पता लगाने के लिए प्रकाश के हस्तक्षेप का उपयोग करता है। विभाजित बीम के दो-हिस्से फाइबर ऑप्टिक केबल के  कॉयल में 5 किमी तक विपरीत दिशाओं में यात्रा करते हैं। रिंग लेजर जाइरोस्कोप की तरह, यह सग्नाक प्रभाव का उपयोग करता है।<ref>Hervé Lefèvre, ''The Fiber-Optic Gyroscope'', 1993, Artech House Optoelectronics Library, 1993, {{ISBN|0-89006-537-3}}</ref>




Revision as of 21:41, 31 December 2022

For अन्य उपयोग और गैर-रोटरी जाइरोस्कोप, see गायरोस्कोप (disambiguation).

जाइरोस्कोप
जाइरोस्कोप काम कर रहा है, तीनों अक्षों में घूमने की आज़ादी दिखा रहा है। रोटर बाहरी फ्रेम के अभिविन्यास की परवाह किए बिना अपनी स्पिन अक्ष दिशा बनाए रखेगा।

जाइरोस्कोप (प्राचीन ग्रीक γῦρος gŷros, गोल और σκοπέω skopéō, देखने के लिए) एक उपकरण है जिसका उपयोग अभिविन्यास और कोणीय वेग को मापने या बनाए रखने के लिए किया जाता है।[1][2] यह चरखा या डिस्क है जिसमें रोटेशन की धुरी (स्पिन अक्ष) किसी भी अभिविन्यास को मानने के लिए स्वतंत्र है। घूर्णन करते समय, कोणीय गति के संरक्षण के अनुसार, इस धुरी का अभिविन्यास बढ़ते हुए झुकाव या घूर्णन से अप्रभावित रहता है।

अन्य ऑपरेटिंग सिद्धांतों के आधार पर भी जाइरोस्कोप मौजूद हैं, जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में पाए जाने वाले माइक्रोचिप-पैकेज्ड MEMS (कभी-कभी गियोमीटर कहा जाता है), सॉलिड-स्टेट रिंग लेजर, फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप, और अत्यंत संवेदनशील क्वांटम जाइरोस्कोप।[3]

जाइरोस्कोप के अनुप्रयोगों में निष्क्रिय नेविगेशन प्रणाली, जैसे कि हबल अंतरिक्ष टेलीस्कोप में, या जलमग्न पनडुब्बी के स्टील पोतखोल के अंदर शामिल हैं। उनकी सटीकता के कारण, जाइरोथियोडोलाइट्स में जाइरोस्कोप का उपयोग सुरंग खनन में दिशा बनाए रखने के लिए भी किया जाता है।[4] जाइरोस्कोप का उपयोग जाइरोकम्पस के निर्माण के लिए किया जा सकता है, जो चुंबकीय कम्पास (जहाजों, विमानों और अंतरिक्ष यान, सामान्य रूप से वाहनों में), स्थिरता में सहायता करने के लिए पूरक या प्रतिस्थापित करने के लिए या निष्क्रिय मार्गदर्शन प्रणाली के हिस्से के रूप में उपयोग किया जा सकता है।

MEMS जाइरोस्कोप कुछ उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, जैसे स्मार्टफोन में लोकप्रिय हैं।

विवरण और आरेख

जाइरो व्हील का आरेख। आउटपुट अक्ष (नीला) के बारे में प्रतिक्रिया तीर इनपुट अक्ष (हरा) और इसके विपरीत लागू बलों के अनुरूप हैं।

जाइरोस्कोप उपकरण है, जिसमें एक पहिये को अक्ष के आसपास घुमाने की अनुमति देने के लिए दो या तीन छल्लो में लगाया जाता है। तीन छल्लो का एक सेट, ऑर्थोगोन पिवट अक्षों के साथ दूसरे पर लगाया जा सकता है, जिसका उपयोग सबसे आंतरिक छल्ले पर पहिया को अपने समर्थन के स्थान में अभिविन्यास से स्वतंत्र रहने की अनुमति देने के लिए किया जा सकता है।

दो छल्लो के साथ जाइरोस्कोप के केस में, बाहरी छल्ले, जो कि जाइरोस्कोप फ्रेम है, को लगाया जाता है ताकि समर्थन द्वारा निर्धारित अपने विमान में अक्षरेखा में धुरी हो। इस बाहरी छल्ले में एक डिग्री रोटेशनल स्वतंत्रता है और इसकी धुरी में कोई नहीं होता है। दूसरा छल्ला, आंतरिक छल्ला, जाइरोस्कोप फ्रेम (बाहरी छल्ले) में लगाया गया है ताकि अपने स्वयं के विमान में धुरी में केंद्रबिंदु हो जो हमेशा जाइरोस्कोप फ्रेम (बाहरी छल्ले) के प्रमुख अक्ष के लंबवत होता है। इस आंतरिक छल्ले में दो डिग्री रोटेशनल स्वतंत्रता है।

चरखा का अक्ष (रोटर) स्पिन अक्ष को परिभाषित करता है। रोटर अक्ष के बारे में स्पिन करने के लिए विवश है, जो हमेशा आंतरिक छल्ले के अक्ष के लंबवत होता है तो रोटर के पास रोटेशनल स्वतंत्रता की तीन डिग्री है और इसकी धुरी दो है। रोटर इनपुट अक्ष पर प्रतिक्रिया बल द्वारा आउटपुट अक्ष पर लागू बल पर अभिक्रिया देता है।

जाइरोस्कोप के व्यवहार को सबसे आसानी से साइकिल के अगले पहिए पर विचार करके समझा जा सकता है। यदि पहिया ऊर्ध्वाधर से दूर झुक जाता है ताकि पहिया का शीर्ष बाईं ओर चला जाए, तो पहिया का आगे का रिम भी बाईं ओर मुड़ जाता है। दूसरे शब्दों में, घूमने वाले पहिये के अक्ष पर घूर्णन तीसरे अक्ष के घूर्णन का उत्पादन करता है।

जाइरोस्कोप फ्लाईव्हील आउटपुट अक्ष के बारे में रोल या प्रतिरोध इस बात पर निर्भर करता है कि आउटपुट जिंबल्स एक मुक्त या निश्चित विन्यास के हैं या नहीं। कुछ मुक्त-आउटपुट-छल्ले उपकरणों का उदाहरण है, एक अंतरिक्ष यान या विमान में पिच, रोल और मोड़ दृष्टिकोण को समझने या मापने के लिए उपयोग किया जाने वाला जाइरोस्कोप है।

जाइरो व्हील का ऐनिमेशन काम कर रहा है

रोटर के गुरुत्वाकर्षण का केंद्र निश्चित स्थिति में हो सकता है। रोटर एक साथ धुरी के चारों ओर घूमता है और दो अन्य अक्षों के चारों ओर दोलन करने में सक्षम है, और यह निश्चित बिंदु के चारों ओर किसी भी दिशा (रोटर स्पिन के कारण इसके अंतर्निहित प्रतिरोध को छोड़कर) में मुड़ने के लिए स्वतंत्र है। कुछ जाइरोस्कोप में एक या अधिक तत्वों के स्थान पर यांत्रिक समकक्ष होते हैं। उदाहरण के लिए, स्पिनिंग रोटर को छल्ले में माउंट करने के बजाय द्रव में निलंबित किया जा सकता है। नियंत्रण आघुर्ण जाइरोस्कोप (CMG) निश्चित-आउटपुट-छल्ले उपकरण का उदाहरण है जिसका उपयोग अंतरिक्ष यान पर जाइरोस्कोपिक प्रतिरोध बल का उपयोग करके वांछित दृष्टिकोण कोण या दिशा को इंगित करने के लिए किया जाता है।

कुछ विशेष मामलों में, बाहरी छल्ले (या इसके समकक्ष) को छोड़ दिया जा सकता है ताकि रोटर के पास केवल दो डिग्री की स्वतंत्रता हो। अन्य मामलों में, रोटर के गुरुत्वाकर्षण केंद्र को दोलन की धुरी से ऑफसेट किया जा सकता है, और इस प्रकार रोटर के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र और रोटर के निलंबन के केंद्र के बीच मेल नहीं हो सकता है।

इतिहास

1852 में लियोन फौकॉल्ट द्वारा गायरोस्कोप डिजाइन किया गया। 1867 में यूनिवर्सल प्रदर्शनी के लिए डुमौलिन-फ्रोमेंट द्वारा निर्मित प्रतिकृति। नेशनल कंज़र्वेटरी ऑफ़ आर्ट्स एंड क्राफ्ट्स, पेरिस।

प्रारंभिक समान उपकरण

अनिवार्य रूप से, जाइरोस्कोप शीर्ष छल्ले की जोड़ी के साथ संयुक्त है। टॉप्स का आविष्कार शास्त्रीय ग्रीस, रोम और चीन सहित कई विभिन्न सभ्यताओं में किया गया था।[5] इनमें से अधिकांश उपकरणों के रूप में उपयोग नहीं किया गया था।

जाइरोस्कोप के समान पहला ज्ञात उपकरण ("व्हर्लिंग स्पेकुलम" या "सेरसन स्पेकुलम") का आविष्कार 1743 में जॉन सेरसन द्वारा किया गया था। इसे धूमिल या धुंध की स्थिति में क्षितिज का पता लगाने के लिए स्तर के रूप में इस्तेमाल किया गया था।

वास्तविक जाइरोस्कोप की तरह इस्तेमाल किया जाने वाला पहला उपकरण जर्मनी के जोहान बोहनबर्गर द्वारा बनाया गया था, जिन्होंने पहली बार 1817 में इसके बारे में लिखा था। सबसे पहले उन्होंने इसे मशीन कहा था।[6][7][8] बोह्नेनबर्गर मशीन घूमते हुए विशाल गोले पर आधारित थी।[9] 1832 में, अमेरिकी वाल्टर आर जॉनसन ने ऐसा ही उपकरण विकसित किया जो घूर्णन डिस्क पर आधारित था।[10][11] फ्रांस के गणितज्ञ पियरे-साइमन लाप्लास ने, पेरिस में कोले पॉलीटेक्निक में काम करते हुए, शिक्षण सहायता के रूप में उपयोग करने के लिए मशीन की सिफारिश की, और इस प्रकार यह लियोन फौकॉल्ट के ध्यान में आया। [12]


फौकॉल्ट जाइरोस्कोप

Main article: फ़ौकाल्ट जाइरोस्कोप

1852 में, फौकॉल्ट ने इसका प्रयोग पृथ्वी के घूर्णन से जुड़े प्रयोग में किया था।[13][14]

यह फोकौल्ट था जिसने इस उपकरण को अपना आधुनिक नाम दिया, प्रयोग में (ग्रीक स्कोपीइन, देखने के लिए) पृथ्वी के रोटेशन (ग्रीक गाइरोस, सर्कल या रोटेशन),[15] जो 8 से 10 मिनट में दिखाई दे रहा था, इससे पहले घर्षण ने कताई रोटर को धीमा कर दिया था।

व्यावसायीकरण

1860 के दशक में, बिजली की मोटरों के आगमन ने जाइरोस्कोप को अनिश्चित काल तक घूमना संभव बना दिया; इसने पहले प्रोटोटाइप हेडिंग इंडिकेटर्स और एक अधिक जटिल डिवाइस, जाइरोकोमपास को जन्म दिया। 1904 में जर्मन आविष्कारक हरमन अंसचुट्ज़-केम्फे द्वारा पहले कार्यात्मक gyrocompass का पेटेंट कराया गया था।[16] अमेरिकी एल्मर स्पेरी ने उस वर्ष बाद में अपने स्वयं के डिजाइन के साथ पीछा किया, और अन्य राष्ट्रों ने जल्द ही आविष्कार के सैन्य महत्व को महसूस किया - एक ऐसे युग में जिसमें नौसैनिक कौशल सैन्य शक्ति का सबसे महत्वपूर्ण उपाय था - और अपने स्वयं के जाइरोस्कोप उद्योगों का निर्माण किया। स्पेरी जाइरोस्कोप कंपनी ने विमान और नौसेना स्टेबलाइजर्स भी प्रदान करने के लिए तेजी से विस्तार किया, और अन्य जाइरोस्कोप डेवलपर्स ने इसका अनुसरण किया।[17][full citation needed] 1917 में, इंडियानापोलिस की चांडलर कंपनी ने चैंडलर जाइरोस्कोप बनाया, जो एक पुल स्ट्रिंग और कुरसी के साथ एक खिलौना जाइरोस्कोप था। 1982 में TEDCO Inc. द्वारा कंपनी को खरीदे जाने तक चैंडलर ने खिलौने का उत्पादन जारी रखा। चैंडलर खिलौना आज भी TEDCO द्वारा निर्मित है।[18] 20वीं शताब्दी के पहले कई दशकों में, अन्य अन्वेषकों ने एक स्थिर प्लेटफॉर्म बनाकर शुरुआती उड़ान रिकॉर्डर नौवहन प्रणालियों के आधार के रूप में जाइरोस्कोप का उपयोग करने का प्रयास (असफल) किया, जिससे सटीक त्वरण मापन किया जा सके (स्टार की आवश्यकता को बायपास करने के लिए) स्थिति की गणना करने के लिए देखा गया)। इसी तरह के सिद्धांतों को बाद में बैलिस्टिक मिसाइलों के लिए जड़त्वीय नेविगेशन प्रणाली के विकास में नियोजित किया गया था।[19][full citation needed] द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान, जाइरोस्कोप विमान और विमान-विरोधी बंदूक स्थलों के लिए प्रमुख घटक बन गया।[20] युद्ध के बाद, निर्देशित मिसाइलों और हथियार नेविगेशन प्रणालियों के लिए जाइरोस्कोप को छोटा करने की दौड़ के परिणामस्वरूप तथाकथित मिडगेट जाइरोस्कोप का विकास और निर्माण हुआ, जिसका वजन कम था 3 ounces (85 g) और इसका व्यास लगभग था 1 inch (2.5 cm). इनमें से कुछ छोटे जाइरोस्कोप 10 सेकंड से भी कम समय में 24,000 चक्कर प्रति मिनट की गति तक पहुँच सकते हैं।[21] जाइरोस्कोप एक इंजीनियरिंग चुनौती बनी हुई है। उदाहरण के लिए, एक्सल बियरिंग्स को बेहद सटीक होना चाहिए। बीयरिंगों में घर्षण की एक छोटी मात्रा जानबूझकर पेश की जाती है, क्योंकि अन्यथा सटीकता से बेहतर है एक इंच (2.5 एनएम) की आवश्यकता होगी।[22] पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों जैसे टैबलेट (कंप्यूटर) में तीन-अक्ष एमईएमएस-आधारित जाइरोस्कोप का भी उपयोग किया जा रहा है।[23] स्मार्टफोन्स,[24] और स्मार्ट घड़ी।[25] यह पिछली पीढ़ी के उपकरणों पर उपलब्ध 3-अक्ष त्वरण संवेदन क्षमता को जोड़ता है। साथ में ये सेंसर 6 घटक गति संवेदन प्रदान करते हैं; एक्स, वाई, और जेड आंदोलन के लिए एक्सेलेरोमीटर, और अंतरिक्ष में रोटेशन की सीमा और दर (रोल, पिच और यव) को मापने के लिए जाइरोस्कोप। कुछ उपकरण[26][27] अतिरिक्त रूप से पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के सापेक्ष पूर्ण कोणीय माप प्रदान करने के लिए एक चुंबकत्वमापी शामिल करें। नई वाइब्रेटिंग संरचना जाइरोस्कोप#MEMS जाइरोस्कोप|MEMS-आधारित जड़त्वीय मापन इकाइयां एक एकीकृत सर्किट पैकेज में संवेदन के सभी नौ अक्षों तक को शामिल करती हैं, जो सस्ती और व्यापक रूप से उपलब्ध गति संवेदन प्रदान करती हैं।[28]


जाइरोस्कोपिक सिद्धांत = सभी कताई वस्तुओं में जाइरोस्कोपिक गुण होते हैं। किसी जाइरोस्कोपिक गति में किसी वस्तु का अनुभव करने वाले मुख्य गुण अक्षीय समानता और पुरस्सरण हैं।

अंतरिक्ष में कठोरता

Main article: Axial parallelism

अंतरिक्ष में कठोरता इस सिद्धांत का वर्णन करती है कि एक जाइरोस्कोप उस तल पर स्थिर स्थिति में रहता है जिसमें वह घूमता है, पृथ्वी के घूर्णन से अप्रभावित रहता है। उदाहरण के लिए, एक बाइक का पहिया। जाइरोस्कोप के शुरुआती रूपों (तब नाम से ज्ञात नहीं) का उपयोग सिद्धांत को प्रदर्शित करने के लिए किया गया था।[29][full citation needed] जाइरोस्कोपिक प्रीसेशन टॉर्क से प्रेरित है। कोणीय गति और कोणीय वेग के परिवर्तन की दर के रूप में वर्णित है जो एक ही लागू टोक़ द्वारा उत्पादित किया गया था। यह भौतिक घटना प्रतीत होने वाली असंभव गतिशील घटनाओं में परिणत होती है। उदाहरण के लिए, एक शीर्ष (खिलौना)। इस जाइरोस्कोपिक प्रक्रिया का कई एयरोस्पेस परिस्थितियों में लाभ उठाया जाता है, जैसे कि हवाई जहाज और हेलीकॉप्टर उन्हें वांछित अभिविन्यास में मार्गदर्शन करने में मदद करते हैं।

समकालीन उपयोग

स्टीडिकैम

Main article: Steadicam

तेज बाइक चेस के लिए बैकग्राउंड प्लेट्स को फिल्माने के लिए अतिरिक्त स्थिरीकरण के लिए दो जाइरोस्कोप के संयोजन में जेडी की वापसी के फिल्मांकन के दौरान एक steadicam रिग को नियोजित किया गया था। स्टीडिकैम के आविष्कारक गैरेट ब्राउन ने शॉट को संचालित किया, एक रेडवुड फ़ॉरेस्ट के माध्यम से चलते हुए, प्रति सेकंड एक फ्रेम पर कैमरा चला रहा था। जब 24 फ्रेम प्रति सेकंड पर प्रक्षेपित किया गया, तो इसने खतरनाक गति से हवा के माध्यम से उड़ने का आभास दिया।[30][31]


हेडिंग इंडिकेटर

Main article: Heading indicator

हेडिंग इंडिकेटर या डायरेक्शनल जाइरो में रोटेशन की एक धुरी होती है जो उत्तर की ओर इशारा करते हुए क्षैतिज रूप से सेट होती है। चुंबकीय कंपास के विपरीत, यह उत्तर की तलाश नहीं करता है। उदाहरण के लिए, जब एक हवाई जहाज में इस्तेमाल किया जा रहा है, तो यह धीरे-धीरे उत्तर से दूर चला जाएगा और एक संदर्भ के रूप में एक चुंबकीय कंपास का उपयोग करके समय-समय पर पुन: उन्मुख होने की आवश्यकता होगी।[32]


जाइरोकोमपास

Main article: Gyrocompass

एक दिशात्मक जाइरो या हेडिंग इंडिकेटर के विपरीत, एक जाइरोकोमपास उत्तर की ओर जाता है। यह अपनी धुरी के बारे में पृथ्वी के घूमने का पता लगाता है और चुंबकीय उत्तर के बजाय सही उत्तर की तलाश करता है। Gyrocompasses में आमतौर पर अचानक आंदोलन से पुन: अंशांकन करते समय ओवरशूट को रोकने के लिए अंतर्निहित भिगोना होता है।

एक्सेलेरोमीटर

Main article: Accelerometer

किसी वस्तु के त्वरण का निर्धारण करके और समय के साथ एकीकृत करके, वस्तु के वेग की गणना की जा सकती है। फिर से एकीकरण, स्थिति निर्धारित की जा सकती है। सरलतम एक्सेलेरोमीटर एक वजन है जो क्षैतिज रूप से स्थानांतरित करने के लिए स्वतंत्र है, जो वसंत में तनाव को मापने के लिए एक वसंत और एक उपकरण से जुड़ा हुआ है। वजन को पीछे धकेलने और वजन को बढ़ने से रोकने के लिए आवश्यक बल को मापने के लिए एक प्रतिकारी बल की शुरुआत करके इसे बेहतर बनाया जा सकता है। एक अधिक जटिल डिजाइन में एक जाइरोस्कोप होता है जिसमें एक अक्ष पर भार होता है। डिवाइस वजन द्वारा उत्पन्न बल पर प्रतिक्रिया करेगा जब इसे तेज किया जाता है, उस बल को एक वेग उत्पन्न करने के लिए एकीकृत करके।[33]


विविधता

जाइरोस्टेट

जाइरोस्टेट एक ठोस आवरण में छुपा हुआ एक विशाल चक्का होता है।[34][35] एक मेज पर इसका व्यवहार, या निलंबन या समर्थन के विभिन्न तरीकों के साथ, तेजी से घुमाए जाने पर आंतरिक अदृश्य चक्का के जाइरोस्टेटिक व्यवहार के कारण स्थिर संतुलन के सामान्य कानूनों के जिज्ञासु उत्क्रमण को चित्रित करने का कार्य करता है। लॉर्ड केल्विन द्वारा पहले जाइरोस्टैट को एक कताई शरीर की गति की अधिक जटिल स्थिति का वर्णन करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, जब एक क्षैतिज विमान पर घूमने के लिए स्वतंत्र था, जैसे कि फुटपाथ पर एक शीर्ष कताई, या सड़क पर एक साइकिल। केल्विन ने पदार्थ और ईथर की लोच के यांत्रिक सिद्धांतों को विकसित करने के लिए जाइरोस्टैट्स का भी उपयोग किया।[36][full citation needed] लॉर्ड केल्विन के विचारों के आधार पर आधुनिक सातत्य यांत्रिकी में इन मॉडलों की एक किस्म है। वे एक विशिष्ट प्रकार के कोसेराट सिद्धांतों का प्रतिनिधित्व करते हैं (पहली बार यूजीन कोसेराट और फ्रांकोइस कोसेराट द्वारा सुझाया गया), जिसका उपयोग कृत्रिम रूप से बनाई गई स्मार्ट सामग्री के साथ-साथ अन्य जटिल मीडिया के वर्णन के लिए किया जा सकता है। उनमें से एक, तथाकथित केल्विन माध्यम, में क्वासिमैग्नेटोस्टैटिक्स के सन्निकटन में चुंबकीय संतृप्ति की स्थिति के पास चुंबकीय इन्सुलेटर के समान समीकरण हैं।[37]

आधुनिक समय में, जाइरोस्टेट अवधारणा का उपयोग अंतरिक्ष यान और उपग्रहों की परिक्रमा के लिए रवैया नियंत्रण प्रणाली के डिजाइन में किया जाता है।[38] उदाहरण के लिए, मीर अंतरिक्ष स्टेशन में आंतरिक रूप से घुड़सवार चक्का के तीन जोड़े थे जिन्हें जाइरोडाइन्स या कंट्रोल मोमेंट गायरोस के रूप में जाना जाता है।[39]

भौतिकी में, ऐसी कई प्रणालियाँ हैं जिनके गतिशील समीकरण जाइरोस्टेट की गति के समीकरणों के समान हैं।[40] उदाहरणों में एक ठोस पिंड शामिल है जिसमें एक गुहा है जो एक अदृश्य, असंपीड्य, सजातीय तरल से भरा है,[41] इलास्टिका सिद्धांत में तनावग्रस्त इलास्टिक रॉड का स्थैतिक संतुलन विन्यास,[42] एक गैर-रैखिक माध्यम से फैलने वाली एक हल्की नाड़ी की ध्रुवीकरण गतिकी,[43] कैओस थ्योरी में लॉरेंज सिस्टम,[44] और पेनिंग ट्रैप मास स्पेक्ट्रोमीटर में आयन की गति।[45]


MEMS जाइरोस्कोप

Main article: वाइब्रेटिंग स्ट्रक्चर जाइरोस्कोप

माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम (MEMS) जाइरोस्कोप छोटा आकार का जाइरोस्कोप है जो इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में पाया जाता है। यह फौकॉल्ट पेंडुलम का प्रत्यय लेता है और कंपन तत्व का उपयोग करता है। इस तरह के जाइरोस्कोप का उपयोग पहले सैन्य अनुप्रयोगों में किया गया था लेकिन बाद में व्यावसायिक उपयोग बढ़ाने के लिए अपनाया गया है।[46]


HRG

हेमिसफेरिकल रेज़ोनेटर जाइरोस्कोप (HRG), जिसे वाइन-ग्लास गाइरोस्कोप (कॉन्ट्रैक्टरी) या मशरूम गाइरो भी कहा जाता है,[contradictory] पतली ठोस अवस्था के हेमिसफेरिकल शेल का उपयोग करता है, जो अर्धगोलाकार शेल से घिरा होता है। यह शेल इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों द्वारा उत्पन्न फ्लेक्सल रेजोनेंस के लिए चला जाता है जो सीधे अलग फ्र्यूज-क्वार्ट्ज़ संरचनाओं पर जमा होते हैं जो शेल को घेरते हैं। जाइरोस्कोपिक प्रभाव फ्लेक्सुरल स्टैंडिंग तरंगों की इनर्शियल गुण से प्राप्त होता है।[citation needed]


VSG or CVG

वाइब्रेटिंग संरचना जाइरोस्कोप (VSG), जिसे कोरिओलिस कंपन जाइरोस्कोप (CVG) भी कहा जाता है,[47] विभिन्न धातु मिश्र धातुओं से बने रेज़ोनेटर का उपयोग करता है। यह कम अशुद्धि, कम लागत वाले MEMS जाइरोस्कोप और उच्च-अपरिचाई और उच्च लागत वाले फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप के बीच स्थिति लेता है। तापमान पर निर्भर बहाव और नियंत्रण संकेतों की अस्थिरता को कम करने के लिए कम-इंटरिन्सिक नम सामग्री, प्रतिध्वनि वैक्यूमलाइजेशन और डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करके सटीक मापदंडों को बढ़ाया जाता है।[48]

HRG जैसे सटीक सेंसर के लिए उच्च गुणवत्ता वाले वाइन-ग्लास रेज़ोनेटर का उपयोग किया जाता है।[49]


DTG

गतिशील रूप से ट्यून किए गए जाइरोस्कोप (DTG) घूर्णक है जिसे फ्लेक्सचर पिवट के साथ सार्वभौमिक संयुक्त द्वारा निलंबित किया जाता है।[50] फ्लेक्सचर स्प्रिंग संदृढ़ स्पिन दर से स्वतंत्र है। हालांकि, जिम्बल से गतिशील जड़ता (गायरोस्कोपिक प्रतिक्रिया प्रभाव से) स्पिन गति के वर्ग (हॉवे और सेवेट, 1964; लॉरेंस, 1998) के आनुपातिक ऋणात्मक स्प्रिंग कठोरता प्रदान करती है। इसलिए, विशेष गति पर, जिसे ट्यूनिंग स्पीड कहा जाता है, आदर्श जाइरोस्कोप के लिए आवश्यक शर्त है कि दो क्षण एक दूसरे को रद्द करते हैं, रोटोर को टॉर्क से मुक्त करते हैं।

रिंग लेजर जाइरोस्कोप

Main article: रिंग लेजर जाइरोस्कोप

रिंग लेजर जाइरोस्कोप दो अलग बीमों में विभाजित बीम के स्थानांतरण हस्तक्षेप पैटर्न को मापने के द्वारा रोटेशन को मापने के लिए सग्नैक प्रभाव पर निर्भर करता है जो विपरीत दिशाओं में रिंग के चारों ओर यात्रा करते हैं।

जब बोइंग 757-200 ने 1983 में सेवा में प्रवेश किया, तो यह पहली उपयुक्त रिंग लेजर जाइरोस्कोप से सुसज्जित था। इस जाइरोस्कोप को विकसित करने में कई साल लग गए और प्रायोगिक मॉडल को हनीवेल और बोइंग के इंजीनियरों और प्रबंधकों द्वारा उत्पादन के लिए तैयार किए जाने से पहले कई बदलावों से गुजरना पड़ा। यह मैकेनिकल जाइरोस्कोप के साथ प्रतिस्पर्धा का परिणाम था, जिसमें सुधार होता रहा। सभी कंपनियों के हनीवेल ने लेजर जाइरो को विकसित करने का फैसला किया था कि वे एकमात्र ऐसा व्यक्ति थे, जिसके पास मैकेनिकल जाइरोस्कोप की सफल श्रृंखला नहीं थी, इसलिए वे खुद के खिलाफ प्रतिस्पर्धा नहीं करेंगे। पहली समस्या जो उन्हें हल करनी थी वह यह थी कि निश्चित न्यूनतम से नीचे लेजर जाइरोस रोटेशन का पता नहीं लगाया जा सकता था, क्लॉक-इन नामक समस्या के कारण, जहां दो बीम युग्मित दोलक की तरह कार्य करते हैं और अभिसरण की ओर एक दूसरे की फ्रीक्वेंसी और शून्य आउटपुट खींचते हैं। समाधान यह था कि जाइरो को तेजी से हिला दिया जाए ताकि वह कभी लॉक-इन में न रहे। विरोधाभासी रूप से, डिथरिंग गति के बहुत नियमित रूप से, जब डिवाइस अपने हिलिंग गति के चरम पर था, तब लॉक-इन की छोटी अवधि के संचय का उत्पादन किया। कंपन के लिए एक यादृच्छिक सफेद शोर लगाने से यह ठीक हो गया। हीलियम रिसाव के कारण ब्लॉक की सामग्री को ओवेन्स कॉर्निंग द्वारा बनाए गए नए ग्लास सिरेमिक सेर-विट में क्वार्ट्ज से भी बदल दिया गया था।[51]


फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप

Main article: फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप

फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप भी यांत्रिक रोटेशन का पता लगाने के लिए प्रकाश के हस्तक्षेप का उपयोग करता है। विभाजित बीम के दो-हिस्से फाइबर ऑप्टिक केबल के  कॉयल में 5 किमी तक विपरीत दिशाओं में यात्रा करते हैं। रिंग लेजर जाइरोस्कोप की तरह, यह सग्नाक प्रभाव का उपयोग करता है।[52]


लंडन मोमेंट

लंदन मोमेंट जाइरोस्कोप क्वांटम-मैकेनिकल घटना पर निर्भर करता है, जिससे स्पिनिंग सुपरकंडक्टर चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, जिसकी धुरी जाइरोस्कोपिक रोटर के स्पिन अक्ष के साथ बिल्कुल ऊपर की ओर होती है। मैग्नेटोमीटर उत्पन्न क्षेत्र के अभिविन्यास को निर्धारित करता है, जो रोटेशन की धुरी निर्धारित करने के लिए अंतर्वेशित होता है। इस प्रकार के जाइरोस्कोप बेहद सटीक और स्थिर हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, गुरुत्वाकर्षण जाँच B में उपयोग किए जाने वाले लोग एक साल की अवधि के दौरान जाइरोस्कोप स्पिन अक्ष अभिविन्यास में बदलाव करते हैं, जो कि एक साल की अवधि के दौरान 0.5 मिलीसेकंड (1.4×10−7 डिग्री), या लगभग 2.4×10−9 रेडियन) से बेहतर होता है।[53] यह 32 kilometers (20 mi) दूर से देखे गए मानव बाल की चौड़ाई के बराबर है।[54]

GP-B जाइरो में फ्यूज्ड क्वार्ट्ज से बना लगभग पूर्ण गोलाकार घूर्णन द्रव्यमान होता है, जो निओबियम सुपरकंडक्टिंग सामग्री की पतली परत के लिए डाईइलेक्ट्रिक समर्थन प्रदान करता है। सांकेतिक बियरिंग में पाए जाने वाले घर्षण को समाप्त करने के लिए, रोटर असेंबली छह इलेक्ट्रोड से विद्युत क्षेत्र द्वारा केंद्रित है। हीलियम के जेट द्वारा प्रारंभिक स्पिन-अप के बाद, जो रोटर को 4,000 RPM पर लाता है, पॉलिश किए गए जाइरोस्कोप हाउसिंग को अल्ट्रा-हाई वैक्यूम में ले जाया जाता है ताकि रोटर पर गति कम किया जा सके। यदि सस्पेंशन इलेक्ट्रॉनिक्स को संचालित रहे, चरम घूर्णन समरूपता, घर्षण की कमी, और कम ड्रैग से घूर्णक की कोणीय संवेग को लगभग 15,000 वर्षों तक घूमते रहने की अनुमति देगा।[55]

जाइरोस्कोप की निगरानी के लिए संवेदनशील DC स्क्विड का उपयोग किया जाता है, जो क्वांटम, या लगभग 2×10−15 Wb, जैसे छोटे परिवर्तनों में अंतर कर सकता है। रोटर के अभिविन्यास में प्रक्रमण या झुकाव, लंडन के क्षण चुंबकीय क्षेत्र को आवास के सापेक्ष स्थानांतरित करने का कारण बनता है। मूविंग फील्ड सुपरकंडक्टिंग पिक-अप लूप से गुजरता है जो आवासन के लिए तय होता है, छोटी इलेक्ट्रिक धारा को प्रेरित करता है। धारा शंट प्रतिरोध पर वोल्टेज का उत्पादन करता है, जिसे माइक्रोप्रोसेसर द्वारा गोलाकार निर्देशांक के लिए हल किया जाता है। यह सिस्टम रोटर पर लोरेन्ज टॉर्क को कम करने के लिए डिजाइन किया गया है।[56][57]


अन्य उदाहरण

हेलीकाप्टर

Main article: हेलिकॉप्टर

हेलिकॉप्टर का मुख्य रोटर जाइरोस्कोप की तरह काम करता है। इसकी गति जाइरोस्कोपिक प्रीसेशन के सिद्धांत से प्रभावित होती है जो यह अवधारणा है कि स्पिनिंग वस्तु पर लागू बल की लगभग 90 डिग्री बाद में अधिकतम प्रतिक्रिया होगी। प्रतिक्रिया 90 डिग्री से भिन्न हो सकती है जब अन्य शक्तिशाली बल कार्य कर रहे हों।[58] दिशा बदलने के लिए, हेलीकाप्टरों को पिच कोण और हमले के कोण को समायोजित करना चाहिए।[59]


गायरो एक्स

1967 में एलेक्स ट्रेमुलिस और थॉमस समर्स द्वारा निर्मित गाइरो एक्स प्रोटोटाइप वाहन, कार ने दो पहियों पर ड्राइव करने के लिए जाइरोस्कोपिक प्रीसेशन का उपयोग किया। वाहन के हुड के नीचे जिम्बल हाउसिंग में लगे चक्का से बनी फिटिंग बड़े जाइरोस्कोप के रूप में काम करती है। फ्लाईव्हील को हाइड्रोलिक पंपों द्वारा घुमाया गया था, जिससे वाहन पर गाइरोस्कोपिक प्रभाव पैदा हुआ। किसी भी वाहन असंतुलन पैदा करने वाले बलों का मुकाबला करने के लिए प्री-प्रोसेशनल बल की दिशा को बदलने के लिए जाइरोस्कोप को घुमाने के लिए एक प्री-प्रोसेशनल रैम जिम्मेदार था। एक प्रकार का प्रोटोटाइप अब नैशविले, टेनेसी में लेन मोटर संग्रहालय में है।[60]


उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स

Arduino Uno बोर्ड से जुड़ा एक डिजिटल जाइरोस्कोप मॉड्यूल
Main article: एक्सेलेरोमीटर § उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स

कम्पास, विमान, कंप्यूटर पॉइंटिंग उपकरण आदि में उपयोग किए जाने के अलावा, जाइरोस्कोप को उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में पेश किया गया है। उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में जाइरोस्कोप का पहला उपयोग या अनुप्रयोग एप्पल आईफोन में स्टीव जॉब्स द्वारा लोकप्रिय किया गया था।

चूंकि जाइरोस्कोप अभिविन्यास और रोटेशन की गणना की अनुमति देता है, डिजाइनरों ने उन्हें आधुनिक प्रौद्योगिकी में शामिल किया है। जाइरोस्कोप के एकीकरण ने कई स्मार्टफोन के भीतर पिछले एकल एक्सेलेरोमीटर की तुलना में 3D स्थान के भीतर आवाजाही की अधिक सटीक पहचान की अनुमति दी है। उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में जाइरोस्कोप को अक्सर अधिक मजबूत दिशा और गति-सेंसिंग के लिए त्वरकों के साथ जोड़ा जाता है। ऐसे अनुप्रयोगों के उदाहरणों में सैमसंग गैलेक्सी नोट 4,[61] HTC टाइटन,[62] नेक्सस 5, आई फ़ोन 5s,[63] नोकिया 808 प्योरव्यू [64] और सोनी एक्सपेरिया, प्लेस्टेशन 3 और Wii रिमोट और वर्चुअल रियलिटी सेट जैसे कि ओकुलस रिफ्ट शामिल हैं।[65]

निंटेंडो ने "Wii मोशनप्लस" नामक हार्डवेयर के एक अतिरिक्त टुकड़े द्वारा Wii कंसोल के Wii रिमोट कंट्रोलर में जाइरोस्कोप को एकीकृत किया है।[66] यह 3DS, Wii U गेमपैड और निन्टेंडो स्विच जोय-कॉन नियंत्रकों में भी शामिल है, जो मुड़ने और हिलाने पर गति का पता लगाते हैं।

क्रूज जहाज गति-संवेदी उपकरणों जैसे स्व-लेवलिंग पूल टेबल को लेवल करने के लिए जियरोस्कोप का उपयोग करते हैं।[67]

एक साइकिल व्हील में डाला गया इलेक्ट्रिक संचालित फ्लाईव्हील जाइरोस्कोप प्रशिक्षण पहियों के विकल्प के रूप में बेचा जाता है।[68] एंड्रॉइड फोन की कुछ विशेषताएं जैसे फोटोस्फीयर या 360 कैमरा और VR गैजेट का उपयोग करने के लिए फोन में एक जाइरोस्कोप सेंसर के बिना काम नहीं करते हैं।[69]


यह भी देखें


टिप्पणियाँ

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    रियायत

    Main article: Axial precession

    प्रीसेशन का एक साधारण मामला, जिसे स्थिर प्रीसेशन के रूप में भी जाना जाता है, को मोमेंट के निम्नलिखित संबंध द्वारा वर्णित किया जा सकता है:

    कहां अग्रगमन का प्रतिनिधित्व करता है, स्पिन द्वारा दर्शाया गया है, नटेशन कोण है, और अपने संबंधित अक्ष के साथ जड़ता का प्रतिनिधित्व करता है। यह संबंध केवल तभी मान्य होता है जब Y और Z अक्षों के अनुदिश क्षण 0 के बराबर हों।

    समीकरण को और कम किया जा सकता है यह ध्यान में रखते हुए कि जेड-अक्ष के साथ कोणीय वेग प्रीसेशन और स्पिन के योग के बराबर है: , कहां z अक्ष के साथ कोणीय वेग का प्रतिनिधित्व करता है।

    या

    <ref>Hibbeler, R.C (2016). इंजीनियरिंग यांत्रिकी: गतिशीलता चौदहवां संस्करण. Hoboken, New Jersey: Pearson Prentice Hall. pp. 627–629.

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संदर्भ

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आगे की पढाई

  • Felix Klein and Arnold Sommerfeld, "Über die Theorie des Kreisels" (Tr., About the theory of the gyroscope). Leipzig, Berlin, B.G. Teubner, 1898–1914. 4 v. illus. 25 cm.
  • Audin, M. Spinning Tops: A Course on Integrable Systems. New York: Cambridge University Press, 1996.
  • Crabtree, H. "An Elementary Treatment of the Theory of Spinning Tops and Gyroscopic Motion". Longman, Green and C), 1909. Reprinted by Michigan Historical Reprint Series.
  • Proceedings of Anniversary Workshop on Solid-State Gyroscopy, 19–21 May 2008. Yalta, Ukraine. Kyiv-Kharkiv. ATS of Ukraine, ISBN 978-976-0-25248-5 (2009)
  • E. Leimanis (1965). The General Problem of the Motion of Coupled Rigid Bodies about a Fixed Point. (Springer, New York).
  • Perry J. "Spinning Tops". London Society for Promoting Christian Knowledge, 1870. Reprinted by Project Gutemberg ebook, 2010.
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  • Provatidis, C. G. (2012). Revisiting the Spinning Top, International Journal of Materials and Mechanical Engineering, Vol. 1, No. 4, pp. 71–88, open access at Ijm-me.org (ISSN Online: 2164-280X, ISSN Print: 2162-0695).
  • Cooper, Donald & University of Western Australia. Dept. of Mechanical and Materials Engineering 1996, An investigation of the application of gyroscopic torque in the acceleration and retardation of rotating systems.


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