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基本信息
| 中文名 | 陀螺儀原理 |
| 外文名 | gyroscope |
| 功能 | 導航、定位等系統(tǒng) |
| 構成 |
現(xiàn)象解釋
工作原理
陀螺儀原理
而事實上，靜止與運動的陀螺儀本身并無區(qū)別，如果靜止的陀螺儀本身絕對平衡的話，拋除外在因素陀螺儀是可以不依靠旋轉便能立定的。
而如果陀螺儀本身尺寸不平衡的話，在靜止下就會造成陀螺儀模型傾斜跌倒，因此不均衡的陀螺儀必然依靠旋轉來維持平衡。
陀螺儀本身與引力有關，因為引力的影響，不均衡的陀螺儀，重的一端將向下運行，而輕的一端向上。
在引力場中，重物下降的速度是需要時間的，物體墜落的速度遠遠慢于陀螺儀本身旋轉的速度時，將導致陀螺儀偏重點，在旋轉中不斷的改變陀螺儀自身的平衡，并形成一個向上旋轉的速度方向。
當然，如果陀螺儀偏重點太大，陀螺儀自身的左右互作用力也將失效！。
而在旋轉中，陀螺儀如果遇到外力導致，陀螺儀轉輪某點受力。陀螺儀會立刻傾斜，而陀螺儀受力點的勢能如果低于陀螺儀旋轉時速，這時受力點，會因為陀螺儀傾斜，在旋轉的推動下，陀螺儀受力點將從斜下角，滑向斜上角。而在向斜上角運行時，陀螺儀受力點的勢能還在向下運行。這就導致陀螺儀到達斜上角時，受力點的剩余勢能將會將在位于斜上角時，勢能向下推動。
而與受力點相反的直徑另一端，同樣具備了相應的勢能，這個勢能與受力點運動方向相反，受力點向下，而它向上，且管這個點叫“聯(lián)動受力點”。
當聯(lián)動受力點旋轉180度，從斜上角到達斜下角，這時聯(lián)動受力點，將陀螺儀向上拉動。
在受力點與聯(lián)動受力互作用力下，陀螺儀回歸平衡。
〖專業(yè)解釋〗我們不用一個完整的輪框，我們用四個質點ABCD來表示邊上的區(qū)域，這個邊對于用圖來解釋陀螺儀的工作原理是很重要的。軸的底部被托住靜止但是能夠各個方向旋轉。當一個傾斜力作用在頂部的軸上的時候，質點A向上運動，質點C則向下運動，如其中的子圖1。因為陀螺儀是順時針旋轉，在旋轉90度角之后，質點A將會到達質點B的位置。CD兩個質點的情況也是一樣的。子圖2中質點A當處于如圖的90度位置的時候會繼續(xù)向上運動，質點C也繼續(xù)向下。AC質點的組合將導致軸在子圖2所示的運動平面內運動。一個陀螺儀的軸在一個合適的角度上旋轉，在這種情況下，如果陀螺儀逆時針旋轉，軸將會在運動平面上向左運動。如果在順時針的情況中，傾斜力是一個推力而不是拉力的話，運動將會向左發(fā)生。在子圖3中，當陀螺儀旋轉了另一個90度的時候，質點C在質點A受力之前的位置。C質點的向下運動受到了傾斜力的阻礙并且軸不能在傾斜力平面上運動。傾斜力推軸的力量越大，當邊緣旋轉大約180度時，另一側的邊緣推動軸向回運動。
萬向節(jié)陀螺儀
陀螺儀原理
各模上的陀螺儀
應用實例
隧道中心線測量
陀螺儀原理
當有通視障礙，不能從已知點取得方向角時，可以采用天文測量或陀螺經緯儀測量的方法獲取方向角（根據(jù)建設省測量規(guī)范）。與天文測量比較，陀螺經緯儀測量的方法有很多優(yōu)越性：對天氣的依賴少、云的多少無關、無須復雜的天文計算、在現(xiàn)場可以得到任意測線的方向角而容易計算閉合差。
日影計算所需的真北測定
在城市或近郊地區(qū)對高層建筑有日照或日影條件的高度限制。在建筑申請時，要附加日影圖。此日影圖是指，在冬至的真太陽時的8點到16點為基準，進行為了計算、圖面繪制所需要的高精度真北方向測定。使用陀螺經緯儀測量可以獲得不受天氣、時間影響的真北測量。
智能手機應用
1、陀螺儀自被發(fā)明開始，就用于導航，先是德國人將其應用在V1、V2火箭上，因此，如果配合GPS，手機的導航能力將達到前所未有的水準。實際上，很多專業(yè)手持式GPS上也裝了陀螺儀，如果手機上安裝了相應的軟件，導航能力絕不亞于很多船舶、飛機上用的導航儀。還可以實現(xiàn)GPS的慣性導航：當汽車行駛到隧道或城市高大建筑物附近，沒有GPS訊號時，可以通過陀螺儀來測量汽車的偏航或直線運動位移，從而繼續(xù)導航。
2、可以和手機上的攝像頭配合使用，比如防抖，在拍照時的維持圖像的穩(wěn)定，防止由于手的抖動對拍照質量的影響。在按下快門時，記錄手的抖動動作，將手的抖動反饋給圖像處理器，可以讓手機捕捉到更清晰穩(wěn)定的畫面。
3、各類游戲的傳感器，比如飛行游戲，體育類游戲，甚至包括一些第一視角類射擊游戲，陀螺儀完整監(jiān)測游戲者手的位移，從而實現(xiàn)各種游戲操作效果。有關這點，想必用過任天堂WII的網友會有很深的感受。
4、可以用作輸入設備，陀螺儀相當于一個立體的鼠標，這個功能和第三大用途中的游戲傳感器很類似，甚至可以認為是一種類型。通過小幅度的傾斜，偏轉手機，實現(xiàn)菜單，目錄的選擇和操作的執(zhí)行。（比如前后傾斜手機，實現(xiàn)通訊錄條目的上下滾動；左右傾斜手機，實現(xiàn)瀏覽頁面的左右移動或者頁面的放大或縮小。）
5、也是未來最有前景和應用范圍的用途。那就是可以幫助手機實現(xiàn)很多增強現(xiàn)實的功能。增強現(xiàn)實是才冒出的概念，和虛擬現(xiàn)實一樣，是計算機的一種應用。大意是可以通過手機或者電腦的處理能力，讓人們對現(xiàn)實中的一些物體有更深入的了解。如果大家不理解，舉個例子，前面有一個大樓，用手機攝像頭對準它，馬上就可以在屏幕上得到這座大樓的相關參數(shù)，比如樓的高度，寬度，海拔，如果連接到數(shù)據(jù)庫，甚至可以得到這座大廈的物主、建設時間、現(xiàn)在的用途、可容納的人數(shù)等等。
參考資料
[1]
工作原理與應用 - 陀螺儀是什么？ · 電子發(fā)燒友網[引用日期2018-12-10]
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應用實例
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作者
