陀螺儀傳感器陀螺儀是相當(dāng)神奇的物件，它們以奇特的方式移動，似乎無視引力。這些設(shè)備的特性使它們成為飛機(jī)、空間站和其他各種需要處理旋轉(zhuǎn)的技術(shù)中的重要設(shè)備。

陀螺儀是什么?

根據(jù)《牛津英語詞典》，陀螺儀是一種“裝有輪子或圓盤的裝置，它可以繞軸快速旋轉(zhuǎn)，而軸本身可以自由改變方向?！陛S的方向不受安裝傾斜的影響?！?/p>

雖然這個定義很好，但它并沒有真正解釋它們是如何工作的，或者為什么它們?nèi)绱酥匾?。為了更好地理解這一點，我們首先需要看看它們的“奇怪行為”。

雖然它們表面上看起來像簡單的物體，但它們可以表演一些非常奇怪的把戲。

當(dāng)輪子不旋轉(zhuǎn)時，陀螺儀實際上是過度設(shè)計的。如果你試著讓它站起來，它就會摔倒。關(guān)鍵在于它們的旋轉(zhuǎn)。

也許你小時候玩過陀螺儀? 也許你有指尖陀螺? 如果是這樣，你會記得它們是如何表演許多有趣的把戲的。例如，當(dāng)它運動時，你可以在繩子或手指上保持平衡。

當(dāng)你把它從支架上懸掛起來時，你甚至可以讓它傾斜一個角度，它看起來就像懸浮在空中，盡管是在繞著支架旋轉(zhuǎn)。更令人印象深刻的是，你可以用一根繩子繞著陀螺的一端提起陀螺。

陀螺儀的起源

在古代中國，可以追溯到公元前500年，一種模仿蜻蜓的有趣的玩具叫“竹蜻蜓”。這種玩具很受孩子們的歡迎。當(dāng)他們用手摩擦這個玩具時，它就飛到空中去了。孩子們做了個有趣的實驗，看誰的竹蜻蜓飛得最遠(yuǎn)，飛得最高。竹蜻蜓是一種較早的陀螺儀，已有2500多年的歷史。但是“陀螺儀”這個名字直到19世紀(jì)中葉才出現(xiàn)。陀螺儀是由一位法國物理學(xué)家Jean-Bernard-Léon?？掳l(fā)明的，他將兩個希臘詞根結(jié)合在一起，將自己的實驗儀器命名為地球自轉(zhuǎn)觀測儀器: gyros意為“旋轉(zhuǎn)”，skopeein意為“看到”。在他證明地球自轉(zhuǎn)的實驗中，他發(fā)現(xiàn)陀螺儀可以保持它們在空間中的原始方向，不管地球自轉(zhuǎn)。這種獨特的優(yōu)點制造的陀螺儀是完美的傳感器，以檢測和測量旋轉(zhuǎn)物體的角速度，車輛偏離其期望的方向。自此，陀螺儀被廣泛應(yīng)用于自主導(dǎo)航系統(tǒng)中。

根據(jù)《大英百科全書》，第一個可用的陀螺羅盤是由德國發(fā)明家H. Anschütz-Kaempfe在1908年發(fā)明的。它的發(fā)明是為了在潛水器中使用。然后，在1909年，美國發(fā)明家埃爾默·A·斯佩里發(fā)明了第一個自動駕駛儀。它由陀螺儀組成，用來測量飛機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。通過收集這些信息，陀螺儀可以幫助穩(wěn)定飛機(jī)的飛行。1916年，陀螺儀被一家德國公司用于一艘丹麥客船的輔助駕駛。此后，陀螺儀在姿態(tài)控制和導(dǎo)航系統(tǒng)中越來越受歡迎。

陀螺儀的工作原理

陀螺儀的原理是旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸在不受外力影響的情況下，其方向不會改變。根據(jù)這個原因，人們用它來保持方向。然后采用多種方法讀取軸所指示的方向，并將數(shù)據(jù)信號自動傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)。我們騎自行車就利用了這一原則。車輪轉(zhuǎn)得越快，越不容易，因為輪軸有維持水平的力?，F(xiàn)代陀螺儀能夠準(zhǔn)確地確定運動物體的位置，在現(xiàn)代航空、導(dǎo)航、航天和國防工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。常規(guī)慣性陀螺儀的主要部件是機(jī)械陀螺儀，而機(jī)械陀螺儀對工藝結(jié)構(gòu)要求較高。70年代，現(xiàn)代光纖陀螺儀的基本思想被提出。80年代以后，光纖陀螺儀得到了迅速的發(fā)展，激光諧振陀螺儀也取得了很大的進(jìn)步。光纖陀螺儀具有結(jié)構(gòu)緊湊、靈敏度高、工作可靠等優(yōu)點。在許多領(lǐng)域，光纖陀螺儀已經(jīng)完全取代了傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺儀，成為現(xiàn)代導(dǎo)航儀器的關(guān)鍵部件。

對這種現(xiàn)象的解釋很難直觀地理解。它們對抗重力的能力是角動量的產(chǎn)物，角動量受到圓盤上扭矩的影響，就像重力一樣，使旋轉(zhuǎn)的圓盤或車輪產(chǎn)生陀螺進(jìn)動。

這種現(xiàn)象也被稱為陀螺儀運動或陀螺儀力，它已經(jīng)被證明對我們?nèi)祟惙浅Ｓ杏?。這些術(shù)語指的是旋轉(zhuǎn)物體(不僅僅是陀螺儀)保持其旋轉(zhuǎn)方向的趨勢。

因此，旋轉(zhuǎn)的物體具有角動量，如前所述，這必須是守恒的。正因為如此，旋轉(zhuǎn)的物體傾向于抵制其旋轉(zhuǎn)軸的任何變化，因為方向的變化將導(dǎo)致角動量的變化。

進(jìn)動的另一個例子也發(fā)生在地球上。正如你所知，地球的旋轉(zhuǎn)軸實際上與垂直方向有一定的夾角，由于垂直方向的夾角，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，垂直方向繞著一個圓。