请问陀螺仪的设计原理和工作原理。谢谢

陀螺仪的基本原理：

陀螺仪主要是由一个位于轴心且可旋转的转子构成。陀螺仪一旦开始旋转，由于转子角动量，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。螺旋仪是一种用来传感与维持方向装置，基于角动量守恒理论设计出来的。陀螺仪多用于导航、定位等系统常用实例如手机GPS定位导航、卫星三轴陀螺仪定位。

陀螺仪的进动性和定轴性：

1、定轴性

当陀螺转子以高速旋转时，在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时，陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变，即指向一个固定的方向；同时反抗任何改变转子轴向的力量。这种物理现象称为陀螺仪的定轴性或稳定性。其稳定性随以下的物理量而改变：

（1）转子的转动惯量愈大，稳定性愈好。

（2）转子角速度愈大，稳定性愈好。

所谓的“转动惯量”，是描述刚体在转动中的惯性大小的物理量。当以相同的力矩分别作用于两个绕定轴转动的不同刚体时，它们所获得的角速度一般是不一样的，转动惯量大的刚体所获得的角速度小，也就是保持原有转动状态的惯性大；反之，转动惯量小的刚体所获得的角速度大，也就是保持原有转动状态的惯性小。

2、进动性

当转子高速旋转时，若外力矩作用于外环轴，陀螺仪将绕内环轴转动；若外力矩作用于内环轴，陀螺仪将绕外环轴转动。其转动角速度方向与外力矩作用方向互相垂直。这种特性，叫做陀螺仪的进动性。进动角速度的方向取决于动量矩H的方向(与转子自转角速度矢量的方向一致)和外力矩M的方向，而且是自转角速度矢量以最短的路径追赶外力矩。

陀螺仪，是一种用来感测与维持方向的装置，基于「角动量守恒」的理论设计出来的。陀螺仪多用于导航、定位等系统。陀螺仪的特性：1、定轴性： 陀螺在转动时，如果作用在它上面的外力的力矩为零，由角动量定理可知，这时陀螺对于支点的角动量守恒，在运动中角动量的方向始终保持不变. 因此，每一个点在运动的时候，都极力使自己始终停留在跟旋转轴垂直的那个平面上.2、进动性：当陀螺高速旋转时，陀螺的中心轴像是绕着一个竖立的杆子在转圈，这种高速自转物体的轴在空间转动的现象叫做进动.这是因为当陀螺受到对于支点的重力的力矩作用时，根据角动量定理，角动量的矢量方向便随着陀螺的转动，描出一个圆锥体.3、章动性：陀螺不可能永无止境地旋转下去，当陀螺由于摩擦而开始慢慢下落时，所做的运动就是章动.章动是指刚体做进动时，绕自转轴的角动量的倾角在两个角度之间变化，拉丁语的意思就是点头.在天文导航和地形导航中利用惯性传感器（陀螺仪、加速度计）进行研究导航与制导的技术称为惯性导航。它是一种完全自主的导航技术，主要依靠测量载体的加速度（惯性）和转角，推算出载体的瞬时速度、位置和姿态。惯性导航的基础是载体的加速度测量（用加速度计）。导航期间，平台的稳定性需要陀螺仪来保证. 基于以上，零偏科技采用航空航天器的自主导航技术一- 惯性导航技术，引入惯性技术中的核心器件“陀螺”，自主研发的地下管线惯性定位仪（惯性陀螺仪），对地下管道的三维位置信息进行精准测量，是国内最早从事研发地下管线惯性陀螺仪的团队，很多技术达到了国际领先水平。最小管径可以测到40mm。

陀螺仪原理是指陀螺仪工作的原理，螺旋仪是一种用来传感与维持方向的装置，基于角动量守恒的理论设计出来的。陀螺仪主要是由一个位于轴心且可旋转的转子构成。陀螺仪一旦开始旋转，由于转子的角动量，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。

陀螺仪旋转现象解释：

高速旋转的物体的旋转轴，对于改变其方向的外力作用有趋向于垂直方向的倾向。而且，旋转物体在横向倾斜时，重力会向增加倾斜的方向作用，而轴则向垂直方向运动，就产生了摇头的运动（岁差运动）。当陀螺经纬仪的陀螺旋转轴以水平轴旋转时，由于地球的旋转而受到铅直方向旋转力，陀螺的旋转体向水平面内的子午线方向产生岁差运动。当轴平行于子午线而静止时可加以应用。

陀螺仪基本上就是运用物体高速旋转时，角动量很大，旋转轴会一直稳定指向一个方向的性质，所制造出来的定向仪器。不过它必需转得够快，或者惯量够大(也可以说是角动量要够大)。不然，只要一个很小的力矩，就会严重影响到它的稳定性。

若使用的是vivo手机，陀螺仪又叫角速度传感器，可以对手机转动、偏转的动作做很好的测量，从而对手机做相应的操作。应用到陀螺仪的有游戏、相机防抖、导航等。配置陀螺仪的机型，是默认开启这个功能的。

飞机陀螺仪他其实是一种用于感应和保持方向的装置，其设计基于角动量不会熄灭的理论。陀螺仪主要由一个可以在轴上旋转的轮子组成。一旦陀螺仪开始旋转，由于车轮的角动量，陀螺仪倾向于抵抗方向变化。1850法国物理学家福柯为了研究地球的自转，我们首先发现了高速旋转中的转子，由于惯性，它的旋转轴总是指向一个固定的方向。

他用希腊陀螺旋转和skopein组合成陀螺scopei来命名这个仪器，陀螺仪主要用于导航、定位等系统的常用应用，如手机GPS定位导航，卫星三轴陀螺仪定位。陀螺仪的原理是利用角动量守恒原理，即当物体高速旋转时，角动量非常大，旋转轴将始终稳定地指向一个方向，我们通常谈论和玩的陀螺仪是一个简单的机械装置。

其中陀螺仪转子与旋转轴连接，外围由两个支架组成。陀螺仪是一种利用高速旋转器的动量惯性沿一个或两个轴移动的装置。它的主要特点是稳定性和固定轴。小型陀螺仪无处不在，不可或缺。在手机中，使用了虚拟现实的眼镜，体感游戏，飞机平衡等产品，陀螺仪也被称为平衡神器。

而且在中国古代，有一种有趣的加热器叫做被子香炉。这种香炉的神奇之处在于，无论球在重力的作用下如何旋转，都将炭火加热到中心，中间的木炭盆将一直保持水平。通用支撑的功能是确保内部物体的平衡状态不会受到干扰，这与陀螺仪的结构相同，中国是陀螺仪的故乡，它是中国人中最古老的玩具之一，吸引了几代人。

 关于陀螺仪是怎样的小小的它为何能为飞机导航的问题，今天就解释到这里。

hehe!这样的问题只有靠自己多努力！想速成难度比较大！看书，先从基础的零件做起！做他成千上百个零件，熟练了自然就成了，其他模块，也一样！但零件首要！如果眼下想快速完成一个任务，因为是陀螺仪，所以推荐你用top-down的设计思路！

陀螺仪，是一种用来感测与维持方向的装置，基于「角动量守恒」的理论设计出来的。陀螺仪主要是由一个位于轴心可以旋转的轮子构成，陀螺仪一旦开始旋转，由于轮子的「角动量」，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。陀螺仪多用于导航、定位等系统，1850 年法国的物理学家 J.Foucault 为了研究地球自转，首先发现高速转动中的转子，由于「惯性」作用它的旋转轴永远指向一固定方向，他用希腊字 gyro（旋转）和 skopein（看）两字合为 gyro scopei 一字来命名这种仪表。

陀螺仪的装置，一直是航空和航海上航行姿态及速率等最方便实用的参考仪表。基本上陀螺仪是一种机械装置，其主要部分是一个「对旋转轴」以及高角速度旋转的「转子」，转子装在一支架内；在通过转子中心轴上加一内环架，那么陀螺仪就可环绕飞机两轴作自由运动；然后，在内环架外加上一外环架；这个陀螺仪有两个平衡环，可以环绕飞机三轴作自由运动，就是一个完整的陀螺仪。陀螺仪被用在飞机飞行仪表的心脏地位，是由于它的两个基本特性：一为「定轴性，inertia or rigidity」，另一是「进动性，precession」，这两种特性都是建立在「角动量守恒」的原则下

陀螺仪的种类很多，按用途来分，它可以分为传感陀螺仪和指示陀螺仪。传感陀螺仪用于飞行体运动的自动控制系统中，作为水平、垂直、俯仰、航向和角速度传感器。指示陀螺仪主要用于飞行状态的指示，作为驾驶和领航仪表使用。现在的陀螺仪分为，压电陀螺仪，微机械陀螺仪，光纤陀螺仪，激光陀螺仪，都是电子式的，可以和加速度计，磁阻芯片，GPS，做成惯性导航控制系统。

陀螺仪的作用有导航、相机防抖、提升游戏体验、作为输入设备、其它用途。

陀螺仪自被发明开始，就用于导航，先是德国人将其应用在V1、V2火箭上，因此，如果配合GPS，手机的导航能力将达到前所未有的水准。陀螺仪可以和手机上的摄像头配合使用，比如防抖，这会让手机的拍照摄像能力得到很大的提升。各类手机游戏的传感器，陀螺仪完整监测游戏者手的位移，从而实现各种游戏操作效果，如横屏改竖屏、赛车游戏拐弯等等。

陀螺仪还可以用作输入设备，它相当于一个立体的鼠标，这个功能和第三大用途中的游戏传感器很类似，甚至可以认为是一种类型。陀螺仪未来还有更多作用可以挖掘，比如帮助手机实现很多增强现实的功能，增强现实是最近几年才出现的概念，和虚拟现实一样，是计算机的一种应用。大意是可以通过手机或电脑的处理能力，让人们对现实中的一些物体有跟深入的了解。

陀螺仪简介

陀螺仪又叫角速度传感器，不同于加速度计，它的测量物理量是偏转、倾斜时的转动角速度。螺旋仪是一种用来传感与维持方向的装置，基于角动量守恒的理论设计出来的。陀螺仪主要是由一个位于轴心且可旋转的转子构成，陀螺仪一旦开始旋转，由于转子的角动量，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。

在智能手机中，陀螺仪是测量物体旋转时的角速度，经手机中的处理器对角速度积分后就得到了手机在某一段时间内旋转的角度。手机里的重力传感器就可以获得手机的相对水平面的转角，如果让手机绕垂直与地面的轴旋转，相比之下，有陀螺仪的则能感应到这个旋转，而只有重力传感器的就不行。

陀螺就是围绕着某个固定的支点而快速转动起来的刚体，平时所说的陀螺其实专指呈对称性的陀螺，它的质量是均匀分布的，形状是以轴为对称的，自转轴就是它的对称轴。在一定力矩的作用下，陀螺会一直在自转，而且还会围绕着一个不变的轴一直在旋转，称作陀螺的旋进或者是回转效应。这是在平时的生活中普遍存在的现象，例如很多孩子小时候玩的陀螺。随着科技的进步，人类就根据陀螺的力学的有关性质制造成具有很多种功能的陀螺仪。它就是根据以高速回转的物体，它的动量矩敏感的壳体在相对惯性的空间中，围绕与自转轴正交的一到两个轴的角运动测量精密装置。它的应用领域很广泛，在军事、技术和科学的研究和应用中都少不了它。例如：陀螺的章动、炮弹的翻转、定向指示仪以及回转罗盘等等。按照它的用途来分，陀螺仪可被分为指示陀螺仪和传感陀螺仪。前者一般应用在飞行状态的指示中，当作领航和驾驶仪表来用；后者一般应用在飞行的物体处于运动状态的自动控制的系统之中。陀螺仪属于机械仪器，它的重要组成是一个以很高的角速度围绕着旋转轴快速旋转的转子，而这个转子是被安装在一只架里面的。再在转子的中心轴上面加一个内环架，具有这样的装置的话，它就能够围绕着飞机的两轴来做自由的运动。如果再在内环架的外边添加一个外环架的话，它就可以拥有两个平衡环，这个时候，它能够围绕着飞机的三轴做自由的运动了，这样的装置已经是一个很完整的太空陀螺。陀螺仪的工作原理是：当一个正在旋转的物体，它的旋转轴正在指着的方向没有受到外力的影响的时候，它是不会有任何改变的。而就是以这个原理作为依据，用它来保持一定的方向的。它也是根据这个原理而制造出来的。在正常工作的时候，为了让它可以高速旋转，需要给它一个外力，这个速度一般可以达到每一分钟可以有几十万转，因此，它可以持续工作的时间还是比较长的，接着使用不同的方法来记录下旋转轴指示的方向，同时自动地把数据信号送到控制系统中。目前，一般把陀螺仪分为激光陀螺、光纤陀螺、微机械陀螺和压电陀螺，这些都是属于电子式的，可跟GPS、磁阻芯片以及加速度计一起制造成为惯性导航控制系统。其实陀螺仪既古老又富有生命力，人们对它的使用已经超过半个世纪，但是经过这么多年，很多研究者对它的研究还是非常感兴趣的，为什么呢？就是因为它本身就有很多的特别之处。它的两个基本特性是其进动性和稳定性。大家小时候玩陀螺的时候就知道它以高速旋转时，可以竖直起来并且不会倒地一直与地面保持着垂直的状态，这个就说明它的稳定性。