陀螺儀的基本原理

陀螺儀的基本原理：

陀螺儀主要是由壹個位於軸心且可旋轉的轉子構成。陀螺儀壹旦開始旋轉，由於轉子角動量，陀螺儀有抗拒方向改變的趨向。螺旋儀是壹種用來傳感與維持方向裝置，基於角動量守恒理論設計出來的。陀螺儀多用於導航、定位等系統常用實例如手機GPS定位導航、衛星三軸陀螺儀定位。

陀螺儀的進動性和定軸性：

1、定軸性

當陀螺轉子以高速旋轉時，在沒有任何外力矩作用在陀螺儀上時，陀螺儀的自轉軸在慣性空間中的指向保持穩定不變，即指向壹個固定的方向；同時反抗任何改變轉子軸向的力量。這種物理現象稱為陀螺儀的定軸性或穩定性。其穩定性隨以下的物理量而改變：

（1）轉子的轉動慣量愈大，穩定性愈好。

（2）轉子角速度愈大，穩定性愈好。

所謂的“轉動慣量”，是描述剛體在轉動中的慣性大小的物理量。當以相同的力矩分別作用於兩個繞定軸轉動的不同剛體時，它們所獲得的角速度壹般是不壹樣的，轉動慣量大的剛體所獲得的角速度小，也就是保持原有轉動狀態的慣性大；反之，轉動慣量小的剛體所獲得的角速度大，也就是保持原有轉動狀態的慣性小。

2、進動性

當轉子高速旋轉時，若外力矩作用於外環軸，陀螺儀將繞內環軸轉動；若外力矩作用於內環軸，陀螺儀將繞外環軸轉動。其轉動角速度方向與外力矩作用方向互相垂直。這種特性，叫做陀螺儀的進動性。進動角速度的方向取決於動量矩H的方向(與轉子自轉角速度矢量的方向壹致)和外力矩M的方向，而且是自轉角速度矢量以最短的路徑追趕外力矩。