科学陀螺仪

1. 陀螺仪为何旋转不倒，原理是什么

想必陀螺我们每一个人都玩过，我还记得小的时候玩无论怎么旋转它都不会倒，当时我们很多小孩子都围在一起玩耍陀螺，其实这还是有一定的科学依据的，今天我们就来讲一讲陀螺仪到底是怎么回事吧？为什么它不会倒呢？

比如我们造的飞机，其中飞行过程中遇到的重心以及压力问题，就是通过陀螺仪的这一原理来解决的，同时，就像现在我们很多人都在玩的VR视觉感应技术，它也是运用了陀螺仪的原理，通过一个中心的支点支撑着整个陀螺的高速旋转，其次就是惯性了，好比我们在打篮球打羽毛球的时候，当羽毛球上升到高空之中它就会高速的旋转，最后根据地球的引力而降落到地面，这还是一个比较专业的物理问题的。

2. 陀螺仪是什么

陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的也称陀螺仪。

人们利用陀螺的力学性质所制成的各种功能的陀螺装置称为陀螺仪(gyroscope)，它在科学、技术、军事等各个领域有着广泛的应用。比如：回转罗盘、定向指示仪、炮弹的翻转、陀螺的章动等。

(2)科学陀螺仪扩展阅读

陀螺仪被广泛用于航空、航天和航海领域。这是由于它的两个基本特性：一为定轴性（inertia or rigidity），另一是进动性（precession），这两种特性都是建立在角动量守恒的原则下。

定轴性

当陀螺转子以高速旋转时，在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时，陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变，即指向一个固定的方向；同时反抗任何改变转子轴向的力量。这种物理现象称为陀螺仪的定轴性或稳定性。其稳定性随以下的物理量而改变：

1.转子的转动惯量愈大，稳定性愈好；

2.转子角速度愈大，稳定性愈好。

所谓的“转动惯量”，是描述刚体在转动中的惯性大小的物理量。当以相同的力矩分别作用于两个绕定轴转动的不同刚体时，它们所获得的角速度一般是不一样的，转动惯量大的刚体所获得的角速度小，也就是保持原有转动状态的惯性大。

参考资料来源：网络-陀螺仪

3. 陀螺仪传感器的原理

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。

4. 陀螺仪是什么

陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的也称陀螺仪。

通常所说的陀螺是特指对称陀螺，它是一个质量均匀分布的、具有轴对称形状的刚体，其几何对称轴就是它的自转轴。 与苍蝇退化的后翅（平衡棒）原理类似。

(4)科学陀螺仪扩展阅读

人们利用陀螺的力学性质所制成的各种功能的陀螺装置称为陀螺仪(gyroscope)，它在科学、技术、军事等各个领域有着广泛的应用。比如：回转罗盘、定向指示仪、炮弹的翻转、陀螺的章动等。

陀螺仪的种类很多，按用途来分，它可以分为传感陀螺仪和指示陀螺仪。传感陀螺仪用于飞行体运动的自动控制系统中，作为水平、垂直、俯仰、航向和角速度传感器。指示陀螺仪主要用于飞行状态的指示，作为驾驶和领航仪表使用。

5. 陀螺仪的工作原理

我们不用一个完整的轮框，我们用四个质点ABCD来表示边上的区域，这个边对于用图来解释陀螺仪的工作原理是很重要的。轴的底部被托住静止但是能够各个方向旋转。当一个倾斜力作用在顶部的轴上的时候，质点A向上运动，质点C则向下运动，如其中的子图1。因为陀螺仪是顺时针旋转，在旋转90度角之后，质点A将会到达质点B的位置。CD两个质点的情况也是一样的。子图2中质点A当处于如图的90度位置的时候会继续向上运动，质点C也继续向下。AC质点的组合将导致轴在子图2所示的运动平面内运动。一个陀螺仪的轴在一个合适的角度上旋转，在这种情况下，如果陀螺仪逆时针旋转，轴将会在运动平面上向左运动。如果在顺时针的情况中，倾斜力是一个推力而不是拉力的话，运动将会向左发生。在子图3中，当陀螺仪旋转了另一个90度的时候，质点C在质点A受力之前的位置。C质点的向下运动受到了倾斜力的阻碍并且轴不能在倾斜力平面上运动。倾斜力推轴的力量越大，当边缘旋转大约180度时，另一侧的边缘推动轴向回运动。
万向节陀螺仪
实际上，轴在这个情况下将会在倾斜力的平面上旋转。轴之所以会旋转是因为质点AC在向上和向下运动的一些能量用尽导致轴在运动平面内运动。当质点AC最后旋转到大致上相反的位置上时，倾斜力比向上和向下的阻碍运动的力要大。陀螺仪运动的特性是它拐弯的时候能够保持单轨设备的直上直下。比如说，有必要的话，消防汽缸压在一个很重的陀螺仪的轴上，就能保持其稳定。陀螺仪和万向节结合起来组成的万向节陀螺仪则是实际中最经常应用的。
各模上的陀螺仪
从上面我们可以看到，陀螺仪的关键是轴的不变性。这样的特性，看起来虽然简单，但能使用在许多不同的应用上。制导武器就是陀螺仪的最关键应用之一。在惯性制导中，陀螺仪是控制武器飞行姿态的重要部件，在剧烈变化的环境中，没有精心设计的陀螺仪用来保证稳定性和准确性，再好的控制规律也无法命中目标。除了制导之外，陀螺仪还能够应用在其他的尖端的科技上。比如说，著名的哈勃天文望远镜的3个遥感装置中每个都装有一个陀螺仪和一个备份。3个工作的陀螺仪是保证望远镜指向所必不可少的。
陀螺仪正是因为它的平衡的特性，已经成为了飞行设备中关键的部件，从航模、制导武器、导弹、卫星、天文望远镜，无处没有它的身影，陀螺仪默默的工作保证了这些飞行设备能按照指定的方式去工作。
向左转|向右转

6. 陀螺仪有什么用

第一大用途，导航。陀螺仪自被发明开始，就用于导航，先是德国人将其应用在V1、V2火箭上，因此，如果配合GPS，手机的导航能力将达到前所未有的水准。实际上，目前很多专业手持式GPS上也装了陀螺仪，如果手机上安装了相应的软件，其导航能力绝不亚于目前很多船舶、飞机上用的导航仪。

第二大用途，可以和手机上的摄像头配合使用，比如防抖，这会让手机的拍照摄像能力得到很大的提升。

第三大用途，各类游戏的传感器，比如飞行游戏，体育类游戏，甚至包括一些第一视角类射击游戏，陀螺仪完整监测游戏者手的位移，从而实现各种游戏操作效果。有关这点，想必用过任天堂WII的兄弟会有很深的感受。

第四大用途，可以用作输入设备，陀螺仪相当于一个立体的鼠标，这个功能和第三大用途中的游戏传感器很类似，甚至可以认为是一种类型。

第五大用途，也是未来最有前景和应用范围的用途。下面重点说说。那就是可以帮助手机实现很多增强现实的功能。增强现实是近期才冒出的概念，和虚拟现实一样，是计算机的一种应用。大意是可以通过手机或者电脑的处理能力，让人们对现实中的一些物体有跟深入的了解。如果大家不理解，举个例子，前面有一个大楼，用手机摄像头对准它，马上就可以在屏幕上得到这座大楼的相关参数，比如楼的高度，宽度，海拔，如果连接到数据库，甚至可以得到这座大厦的物主、建设时间、现在的用途、可容纳的人数等等。

7. 陀螺仪有什么作用

陀螺仪器能提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信号。

8. 请问陀螺仪和罗盘有什么区别

1. 陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的也称陀螺仪。利用陀螺的力学性质所制成的各种功能的陀螺装置称为陀螺仪(gyroscope)，它在科学、技术、军事等各个领域有着广泛的应用。比如：回转罗盘、定向指示仪、炮弹的翻转、陀螺的章动等。

2. 罗盘，又叫罗经仪，是用于风水探测的工具，理气宗派常用的操作工具。罗盘主要由位于盘中央的磁针和一系列同心圆圈组成，每一个圆圈都代表着中国古人对于宇宙大系统中某一个层次信息的理解。中国古人认为，人的气场受宇宙的气场控制，人与宇宙和谐就是吉，人与宇宙不和谐就是凶。于是，他们凭着经验把宇宙中各个层次的信息，如天上的星宿、地上以五行为代表的万事万物、天干地支等，全部放在罗盘上。风水师则通过磁针的转动，寻找最适合特定人或特定事的方位或时间。尽管风水学中没有提到“磁场”的概念，但是罗盘上各圈层之间所讲究的方向、方位、间隔的配合，却暗含了“磁场”的规律。

9. 傅科陀螺仪是做什么用的

法国的那个傅科？他是命名陀螺仪的一个物理科学家，他当时设想用陀螺仪验证地球自转。
由于陀螺仪定轴性的存在，当陀螺仪旋转起来，随地球一起自转的观察者应该可以看到陀螺仪的自转轴发生了偏转。
作答完毕，希望有所帮助。