Question

陀螺仪的原理是什么?

Answer 1

陀螺就是围绕着某个固定的支点而快速转动起来的刚体，平时所说的陀螺其实专指呈对称性的陀螺，它的质量是均匀分布的，形状是以轴为对称的，自转轴就是它的对称轴。在一定力矩的作用下，陀螺会一直在自转，而且还会围绕着一个不变的轴一直在旋转，称作陀螺的旋进或者是回转效应。这是在平时的生活中普遍存在的现象，例如很多孩子小时候玩的陀螺。随着科技的进步，人类就根据陀螺的力学的有关性质制造成具有很多种功能的陀螺仪。
它就是根据以高速回转的物体，它的动量矩敏感的壳体在相对惯性的空间中，围绕与自转轴正交的一到两个轴的角运动测量精密装置。
它的应用领域很广泛，在军事、技术和科学的研究和应用中都少不了它。例如：陀螺的章动、炮弹的翻转、定向指示仪以及回转罗盘等等。
按照它的用途来分，陀螺仪可被分为指示陀螺仪和传感陀螺仪。前者一般应用在飞行状态的指示中，当作领航和驾驶仪表来用；后者一般应用在飞行的物体处于运动状态的自动控制的系统之中。
陀螺仪属于机械仪器，它的重要组成是一个以很高的角速度围绕着旋转轴快速旋转的转子，而这个转子是被安装在一只架里面的。再在转子的中心轴上面加一个内环架，具有这样的装置的话，它就能够围绕着飞机的两轴来做自由的运动。如果再在内环架的外边添加一个外环架的话，它就可以拥有两个平衡环，这个时候，它能够围绕着飞机的三轴做自由的运动了，这样的装置已经是一个很完整的太空陀螺。
陀螺仪的工作原理是：当一个正在旋转的物体，它的旋转轴正在指着的方向没有受到外力的影响的时候，它是不会有任何改变的。而就是以这个原理作为依据，用它来保持一定的方向的。它也是根据这个原理而制造出来的。在正常工作的时候，为了让它可以高速旋转，需要给它一个外力，这个速度一般可以达到每一分钟可以有几十万转，因此，它可以持续工作的时间还是比较长的，接着使用不同的方法来记录下旋转轴指示的方向，同时自动地把数据信号送到控制系统中。
目前，一般把陀螺仪分为激光陀螺、光纤陀螺、微机械陀螺和压电陀螺，这些都是属于电子式的，可跟GPS、磁阻芯片以及加速度计一起制造成为惯性导航控制系统。
其实陀螺仪既古老又富有生命力，人们对它的使用已经超过半个世纪，但是经过这么多年，很多研究者对它的研究还是非常感兴趣的，为什么呢？就是因为它本身就有很多的特别之处。它的两个基本特性是其进动性和稳定性。大家小时候玩陀螺的时候就知道它以高速旋转时，可以竖直起来并且不会倒地一直与地面保持着垂直的状态，这个就说明它的稳定性。