陀螺儀在航空飛行領(lǐng)域的應(yīng)用：由于各種電子設(shè)備和電腦控制的高科技發(fā)展，各種現(xiàn)代飛機(jī)的設(shè)計(jì)大多數(shù)都是靜不穩(wěn)定的，必須利用電子設(shè)備和電腦來輔助控制來使飛機(jī)取得良好的飛行控制。這種飛機(jī)單純依靠飛行員手指來控制難度會(huì)加大。飛機(jī)雖然仍能飛行，但是會(huì)出現(xiàn)不同程度的搖晃不定，總是處于一種不穩(wěn)定的飛行狀態(tài)。有時(shí)重心設(shè)定的不太準(zhǔn)確，稍微有差別，也會(huì)使飛機(jī)飛行不太穩(wěn)定?？罩杏懈鞣N亂流，也會(huì)使飛機(jī)飛行不夠穩(wěn)定，這時(shí)就使用陀螺儀增穩(wěn)，飛機(jī)就會(huì)一直平穩(wěn)的飛行，讓飛行員感覺更容易操控飛機(jī)，做出各種動(dòng)作也更加標(biāo)準(zhǔn)。陀螺儀的制造材料和技術(shù)不斷發(fā)展，使其在精度、尺寸、重量等方面不斷突破。福建軌檢測(cè)量慣導(dǎo)

研究陀螺儀運(yùn)動(dòng)特性的理論是繞定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)剛體動(dòng)力學(xué)的一個(gè)分支，它以物體的慣性為基礎(chǔ)，研究旋轉(zhuǎn)物體的動(dòng)力學(xué)特性。陀螺垂直儀，利用擺式敏感元件對(duì)三自由度陀螺儀施加修正力矩以指示地垂線的儀表，又稱陀螺水平儀。陀螺儀的殼體利用隨動(dòng)系統(tǒng)跟蹤轉(zhuǎn)子軸位置，當(dāng)轉(zhuǎn)子軸偏離地垂線時(shí)，固定在殼體上的擺式敏感元件輸出信號(hào)使力矩器產(chǎn)生修正力矩，轉(zhuǎn)子軸在力矩作用下旋進(jìn)回到地垂線位置。陀螺垂直儀是除陀螺擺以外應(yīng)用于航空和航海導(dǎo)航系統(tǒng)的又一種地垂線指示或量測(cè)儀表。北京自動(dòng)化采煤慣導(dǎo)光纖陀螺儀利用光纖環(huán)路的Sagnac效應(yīng)，通過檢測(cè)相位差來獲得角速度信息。

我們以一個(gè)單軸偏航陀螺儀為例，探討較簡(jiǎn)單的工作原理（圖1）。兩個(gè)正在運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)向相反方向做連續(xù)運(yùn)動(dòng)，如藍(lán)色箭頭所示。只要從外部施加一個(gè)角速率，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向垂直的科里奧利力，如圖中黃色箭頭所示。產(chǎn)生的科里奧利力使感應(yīng)質(zhì)點(diǎn)發(fā)生位移，位移大小與所施加的角速率大小成正比。因?yàn)閭鞲衅鞲袘?yīng)部分的運(yùn)動(dòng)電極（轉(zhuǎn)子）位于固定電極（定子）的側(cè)邊，上面的位移將會(huì)在定子和轉(zhuǎn)子之間引起電容變化，因此，在陀螺儀輸入部分施加的角速率被轉(zhuǎn)化成一個(gè)專門使用電路可以檢測(cè)的電參數(shù)。

陀螺儀是什么：繞一個(gè)支點(diǎn)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的剛體稱為陀螺(top)。通常所說的陀螺是特指對(duì)稱陀螺，它是一個(gè)質(zhì)量均勻分布的、具有軸對(duì)稱形狀的剛體，其幾何對(duì)稱軸就是它的自轉(zhuǎn)軸。 由蒼蠅后翅(退化為平衡棒)仿生得來。陀螺儀的原理：在一定的初始條件和一定的外在力矩作用下，陀螺會(huì)在不停自轉(zhuǎn)的同時(shí)，還繞著另一個(gè)固定的轉(zhuǎn)軸不停地旋轉(zhuǎn)，這就是陀螺的旋進(jìn)(precession)，又稱為回轉(zhuǎn)效應(yīng)(gyroscopic effect)。陀螺旋進(jìn)是日常生活中常見的現(xiàn)象，許多人小時(shí)候都玩過的陀螺就是一例。陀螺儀的應(yīng)用范圍普遍，包括航空航天、導(dǎo)航系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航儀、無人機(jī)、汽車穩(wěn)定控制等領(lǐng)域。

慣性導(dǎo)航原理，慣性導(dǎo)航利用陀螺儀和加速度計(jì)測(cè)量載體在慣性參考系下的角速度和加速度，并對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分、運(yùn)算得到速度和相對(duì)位置，且把它變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系中，這樣結(jié)合較初的位置信息，就可以得到載體現(xiàn)在所處的位置。陀螺儀是一種穩(wěn)定平衡裝置，在航空，航海，手機(jī)，汽車等產(chǎn)業(yè)上有普遍應(yīng)用，可以讓裝備陀螺儀的設(shè)備在運(yùn)動(dòng)過程中保持平衡穩(wěn)定，并提供準(zhǔn)確的方位，水平，加速度，速度等信息。水平陀螺儀指示水平方向，給飛行器的航向角修正提供信息。陀螺羅經(jīng)是一種依靠陀螺儀指示真北的裝置。它利用地球自轉(zhuǎn)角速度和重力力矩的綜合作用，能夠使自轉(zhuǎn)軸自動(dòng)尋找真北，而不需要依靠地磁場(chǎng)?，F(xiàn)在也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展。由此可見，陀螺儀器的應(yīng)用范圍是相當(dāng)普遍的，它在現(xiàn)代化的國(guó)家防護(hù)建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中均占重要的地位。未來，陀螺儀將進(jìn)一步融合人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更智能、更高效的數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用。河北航姿儀作用

陀螺儀分為機(jī)械式、激光式和光纖式三大類，各自具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和局限性。福建軌檢測(cè)量慣導(dǎo)

下面，我們以單自由度陀螺儀為例，來解析角速度測(cè)量的原理。單自由度陀螺儀的簡(jiǎn)化模型如下圖所示，其中x、y、z分別表示陀螺儀的三個(gè)軸。假設(shè)基座被固定在汽車上，y軸即為汽車的前進(jìn)方向。當(dāng)汽車?yán)@y軸或z軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)環(huán)起到了隔離運(yùn)動(dòng)的作用，陀螺轉(zhuǎn)軸并不會(huì)隨汽車轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。但當(dāng)汽車?yán)@x軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)環(huán)上會(huì)產(chǎn)生一對(duì)力F，形成沿x軸方向的力矩mx。由于陀螺儀在x軸方向沒有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，力矩mx將使陀螺主軸繞內(nèi)環(huán)y軸進(jìn)動(dòng)。因此，通過測(cè)量y軸的角速度，我們可以間接測(cè)量到汽車在x軸的角速度。具體的建模和求解過程需要基于動(dòng)量矩定理，這里不再詳細(xì)展開。福建軌檢測(cè)量慣導(dǎo)