陀螺平衡仪原理
陀螺仪是利用陀螺仪的力学性质制作的,主要原理是角动量守恒,即陀螺仪高速旋转时,角动量很大,旋转轴会一直稳定地指向一个方向;而且当旋转物体横向倾斜时,重力会作用在增加倾斜度的方向,而轴则垂直运动,产生摇头的运动(进动运动)。现在手机里基本都内置了陀螺传感器,喜欢玩手游的朋友也会用这个功能。有朋友听说陀螺仪,还以为里面有陀螺仪。那么里面真的有陀螺仪吗?
其实陀螺仪里没有陀螺仪。之所以叫陀螺仪,是因为它是利用陀螺仪的机械特性制成的。传统的机械陀螺仪是由一个陀螺转子连接在转轴上,外围由两个支架组成。里面的陀螺转子和普通陀螺玩具还是有区别的,但是原理是一样的。
陀螺仪这个名字的由来。
陀螺仪这个名字的由来由来已久。据考证,1850年,法国物理学家J·福柯为了研究地球自转,首先发现了地球中高速旋转的转子。由于它的惯性,它的旋转轴总是指向一个固定的方向,所以福柯把希腊词“陀螺”和“skopein”合二为一。
陀螺仪最早的简单制造方法是:将高速旋转的陀螺仪放在万向支架上,通过陀螺仪的方向计算角速度。其中,中间的金色转子就是陀螺仪,它不会受到惯性的影响,周围的三个“钢圈”会随着设备姿态的变化而变化,从而检测设备当前的状态,而这三个“钢圈”所在的轴,也就是三轴陀螺仪中的“三轴”,即X轴、Y轴和Z轴,三轴围成的三维空间共同检测各种动作。所以一开始,陀螺仪的主要作用是测量角速度。
陀螺仪的基本组成
目前从力学角度近似分析陀螺的运动时,可以把它看成一个具有万向支点的刚体,陀螺可以绕这个支点做三个自由度的转动,所以陀螺的运动属于刚体绕一个固定点的转动。更准确地说,围绕对称轴高速旋转的飞轮转子叫做陀螺。陀螺安装在框架装置上,使陀螺的自转轴具有角度旋转的自由度。整个装置叫陀螺。
陀螺仪的基本部件有:陀螺转子(常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方式使陀螺转子绕旋转轴高速旋转,其转速近似恒定);内外框架(或称内外环,是使陀螺自转轴获得所需角旋转自由度的结构);附件(指力矩电机、信号传感器等。).