陀螺仪的原理

Question

如题所述

Answer 1

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。就像前面第四页的活动中，我们可以轻易的改变旋转中车轮转轴的方向一样。所以设置在飞机、飞弹中的陀螺仪是靠内部所提供的动力，使其保持高速转动。
陀螺仪通常装置在除了要定出东西南北方向，还要能判断上方跟下方的交通工具或载具上，像是飞机、飞船、飞弹、人造卫星、潜艇......等等。它是航空、航海及太空导航系统中判断方位的主要依据。这是因为在高速旋转下，陀螺仪的转轴稳定的指向固定方向，将此方向与飞行器的轴心比对后，就可以精确得到飞机的正确方向。罗盘不能取代陀螺仪，因为罗盘只能确定平面的方向；另方面陀螺仪也比传统罗盘方便可靠，因为传统罗盘是利用地球磁场定向，所以会受到矿物分布干扰，例如受到飞机的机身或船身含铁物质的影响；另方面在两极也会因为地理北极跟地磁北极的不同而出现很大偏差，所以目前航空、航海都已经以陀螺仪以及卫星导航系统作为定向的主要仪器。

Answer 2

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。