
原理可以从牛顿力学中的角动量守恒定律出发理解:
一个高速旋转的物体倾向于保持其旋转轴的方向不变,即使整个系统遭受各种姿态变化。
当陀螺仪受到外力作用导致框架转动时,陀螺仪的转子并不会立即跟随框架改变方向,而是经历一种称为进动的现象,即转子轴线绕着外力作用方向上的某个轴缓慢偏转。
此外,陀螺仪还能感受地球自转的影响,表现为所谓的地理北极和真北极之间的岁差现象。
这种对角速度和方向变化的高度敏感性使得陀螺仪广泛应用于导航、定位、稳定平台等诸多领域。
现代陀螺仪技术还包括无机械转子的光学陀螺仪,它们利用光波在旋转环境中传播时的干涉效应来间接测量角速度。
陀螺仪,全称为回转仪,是一种用来感测或维持方向的装置,它的基本原理基于角动量守恒。下面是陀螺仪工作的基本原理:
1. **角动量守恒**:陀螺仪的核心是一个快速旋转的质量体,这个质量体可以是一个轮子、一个转子或者一个圆盘。当这个质量体旋转时,它就具有角动量。在没有外力矩作用的情况下,陀螺仪的角动量保持不变,这就是角动量守恒定律。因此,陀螺仪的旋转轴会保持固定的方向。
2. **预cession(进动)现象**:当陀螺仪的旋转轴受到外力矩作用时,并不会立即改变方向,而是以一种预测性的方式改变,这种现象称为进动。进动的方向垂直于旋转轴和外力矩所构成的平面。
3. **稳定性**:由于进动的存在,陀螺仪可以用来维持方向。例如,在飞行器中,陀螺仪可以用来保持水平或垂直方向,即使在飞机机身倾斜或转动时也能保持稳定。
现代陀螺仪可能使用微机电系统(MEMS)技术,它们更小、更轻,并且可以集成在电子设备中,用于导航、定位和运动跟踪等多种应用。