陀螺仪(来自古希腊语的γῦροςgûros "圆形或者旋转" 和σκοπέω skopéō "看到的"),是用于测量或维护方位和角速度的设备。它是一个旋转的轮子或圆盘,其中旋转轴可以不受影响的设定在任何方向。当旋转发生时,根据角动量守恒定律,该轴的方向不受支架倾斜或旋转的影响。还有一些使用其他工作原理的陀螺仪,例如,在电子设备中可以看到的使用微芯片封装的微机电(MEMS)陀螺仪、固态环形激光器、光纤陀螺仪和极其灵敏的量子陀螺仪。陀螺仪可以用于地震监测和结构健康监测,提供准确的振动和位移测量。湖南车载惯导
光纤陀螺仪的原理是利用光程的变化检测出两条光路的相位差,就可以测出光路旋转角速度,主要用于航空,航海,航天和国家防护工业和农业领域。微机电陀螺仪MEMS一般会用在手机等电子产品上,通常有两个方向的可移动电容板,径向的电容板加震荡电压迫使物体做径向运动,横向的电容板测量由于横向运动带来的电容变化,所以由电容的变化可以计算出角速度。所以,陀螺仪不光是用在手机里那么简单,大到航海,航空和航天,导弹、卫星运载器,国家防护等领域,并且地面设施、矿山隧道、地下铁路、石油钻探都离不开它。在生活中汽车导行,手机,环境监控等领域都需要陀螺仪的参与。湖南车载惯导陀螺仪在科研领域也用于地质勘探、结构物监测和机器人技术的发展,扩展了其应用边界和功能。
陀螺仪在现代科技中扮演着不可或缺的角色。从导航定位到稳定控制,从虚拟现实到科学研究,陀螺仪的应用范围普遍且重要。随着科技的不断发展,陀螺仪的性能和应用也将得到进一步提升和拓展。惯性导航系统就是陀螺仪的一种应用。例如,哈勃望远镜,或用在水下潜艇的钢制船体内。由于陀螺仪所具有的精度,其也被用于维护隧道采矿方向的回转经纬仪。[4] 陀螺仪还可用于制作陀螺罗盘,用以补充或替代普通载具、船舶、飞机或空间飞船中使用的磁罗盘,或者辅助自行车、摩托车和船舶的稳定性,同时也可以用作惯性导航系统的一部分。微机电陀螺仪在智能手机等电子消费品中很受欢迎。
惯性导航原理,惯性导航利用陀螺仪和加速度计测量载体在惯性参考系下的角速度和加速度,并对时间进行积分、运算得到速度和相对位置,且把它变换到导航坐标系中,这样结合较初的位置信息,就可以得到载体现在所处的位置。陀螺仪是一种稳定平衡装置,在航空,航海,手机,汽车等产业上有普遍应用,可以让装备陀螺仪的设备在运动过程中保持平衡稳定,并提供准确的方位,水平,加速度,速度等信息。水平陀螺仪指示水平方向,给飞行器的航向角修正提供信息。陀螺罗经是一种依靠陀螺仪指示真北的装置。它利用地球自转角速度和重力力矩的综合作用,能够使自转轴自动寻找真北,而不需要依靠地磁场。现在也有了长足的进步和发展。由此可见,陀螺仪器的应用范围是相当普遍的,它在现代化的国家防护建设和国民经济建设中均占重要的地位。陀螺仪的误差来源包括温度、湿度、振动等,研究人员致力于降低这些因素的影响。
人们从儿童玩的地陀螺中早就发现高速旋转的陀螺可以竖直不倒且保持与地面垂直,这就反映了陀螺的稳定性。陀螺罗盘,供航行和飞行物体作方向基准用的寻找并跟踪地理子午面的三自由度陀螺仪。其外环轴铅直,转子轴水平置于子午面内,正端指北;其重心沿铅垂轴向下或向上偏离支承中心。转子轴偏离子午面时同时偏离水平面而产生重力矩使陀螺旋进到子午面,这种利用重力矩的陀螺罗盘称摆式罗盘。21世纪发展为利用自动控制系统代替重力摆的电控陀螺罗盘,并创造出能同时指示水平面和子午面的平台罗盘。陀螺仪的作用是提供准确的方向和位置信息,用于导航、航空航天、惯性导航等领域。湖南车载惯导
陀螺仪在惯性导航仪中,可以用于测量飞行器的姿态、速度和位置,提供准确的导航数据。湖南车载惯导
作为稳定器,陀螺仪器能使列车在单轨上行驶,能减小船舶在风浪中的摇摆,能使安装在飞机或卫星上的照相机相对地面稳定等等。作为精密测试仪器,陀螺仪器能够为地面设施、矿山隧道、地下铁路、石油钻探以及导弹发射井等提供准确的方位基准。陀螺仪器的应用范围是相当普遍的,它在现代化的国家防护建设和国民经济建设中均占重要的地位。基本上陀螺仪是一种机械装置,其主要部分是一个绕旋转轴以极高角速度旋转的转子,转子装在一支架内;在通过转子中心轴XX1上加一内环架,那么陀螺仪就可环绕平面两轴作自由运动;然后,在内环架外加上一外环架,则这个陀螺仪有两个平衡环,可以环绕平面 [2]三轴作自由运动,成为一个完整的太空陀螺仪(space gyro)。湖南车载惯导