陀螺儀是將一個中心輪盤安裝在兩個或三個萬向節(jié)上的裝置。這些萬向節(jié)通過樞軸支撐可以使這個中心輪盤繞單個軸旋轉(zhuǎn)。如果三個萬向節(jié)為一組，且每一個都通過正交的樞軸安裝在另一個上，就可以使安裝在較內(nèi)萬向節(jié)上的中心輪盤具有其自身的單獨方向，區(qū)別于其支架在空間中的方位。若是兩個萬向節(jié)為一組，做為該陀螺儀的框架的外部萬向節(jié)，被安裝成可以繞自身支架所在平面內(nèi)的軸方向進行樞軸旋轉(zhuǎn)。所以這個外部萬向節(jié)只可以在一個角度上自由旋轉(zhuǎn)。陀螺儀的工作原理是基于角動量守恒定律，即物體在沒有外力作用下，角動量保持不變。四川抗電磁陀螺儀

陀螺儀有什么用，檢測和測量角速度以及方向？陀螺儀的主要作用是檢測和測量角速度以及方向，它在多個領域和設備中發(fā)揮著重要作用。陀螺儀是一種基于角動量守恒理論的裝置，通過高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子來感測和維持方向。它的基本工作原理是利用轉(zhuǎn)子的角動量來抗拒方向改變的趨向，從而實現(xiàn)對運動和方向的測量。陀螺儀不只在航空、航海等傳統(tǒng)領域中用于導航和姿態(tài)控制，而且在現(xiàn)代科技產(chǎn)品如智能手機、游戲手柄、虛擬現(xiàn)實設備中也扮演著重要角色。安徽慣性導航系統(tǒng)作用陀螺儀可以實現(xiàn)高精度的姿態(tài)控制，用于飛行器、導彈等的穩(wěn)定控制。

陀螺儀的分類：按照原理，可以分為機電式陀螺儀（以經(jīng)典力學為基礎）、光電類陀螺儀（以近代物理學效應為基礎），機電式陀螺儀（以經(jīng)典力學為基礎）：轉(zhuǎn)子式陀螺儀：滾珠軸承支撐陀螺、液浮陀螺、氣浮陀螺、靜電陀螺等；新型振動陀螺儀：音叉陀螺、半球諧振陀螺、微機電陀螺（MEMS）等；光電類陀螺儀（以光學Sagnac效應測量運載體旋轉(zhuǎn)運動為基礎）；激光陀螺、光纖陀螺、原子干涉陀螺、集成光學陀螺等；機電式：高速旋轉(zhuǎn)的機械轉(zhuǎn)子，高速轉(zhuǎn)子容易產(chǎn)生質(zhì)量不平衡，容易受到加速度的影響；啟動時間較長，且需要一定的預熱時間；MEMS陀螺儀是利用 coriolis 定理，將旋轉(zhuǎn)物體的角速度轉(zhuǎn)換成與角速度成正比的直流電壓信號。

研究陀螺儀運動特性的理論是繞定點運動剛體動力學的一個分支，它以物體的慣性為基礎，研究旋轉(zhuǎn)物體的動力學特性。陀螺垂直儀，利用擺式敏感元件對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系統(tǒng)跟蹤轉(zhuǎn)子軸位置，當轉(zhuǎn)子軸偏離地垂線時，固定在殼體上的擺式敏感元件輸出信號使力矩器產(chǎn)生修正力矩，轉(zhuǎn)子軸在力矩作用下旋進回到地垂線位置。陀螺垂直儀是除陀螺擺以外應用于航空和航海導航系統(tǒng)的又一種地垂線指示或量測儀表。虛擬現(xiàn)實（VR）設備中，陀螺儀用于捕捉用戶頭部運動，提供沉浸式體驗。

陀螺儀的應用場景，慣性導航，在航空航天事業(yè)中普遍應用，配合GPS提高導航精度（感知方向/速度的改變），已知起始位置/朝向，將每個時刻的運動方向與朝向，通過積分運算后得到較終的朝向、位置信息。慣性姿態(tài)計算，體感操作（和平精英）、手勢控制（Smart Car教育機器人）、空間音頻（Airpods）、頭部追蹤（VR/AR頭顯）、飛控（無人機）、穩(wěn)定（穩(wěn)定器）。手機應用：計步、攝像頭防抖、橫豎屏感應切換、抬屏顯示、360°視圖顯示（可以根據(jù)手機的方位與角度查看不同視角，eg.星空APP）、搖一搖分類上，陀螺儀可以分為機械陀螺儀和光學陀螺儀兩種。四川抗電磁陀螺儀

陀螺儀在導航系統(tǒng)中，可以提供準確的方向和位置信息，用于船舶、飛機等的導航。四川抗電磁陀螺儀

下面，我們以單自由度陀螺儀為例，來解析角速度測量的原理。單自由度陀螺儀的簡化模型如下圖所示，其中x、y、z分別表示陀螺儀的三個軸。假設基座被固定在汽車上，y軸即為汽車的前進方向。當汽車繞y軸或z軸旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)環(huán)起到了隔離運動的作用，陀螺轉(zhuǎn)軸并不會隨汽車轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。但當汽車繞x軸轉(zhuǎn)動時，內(nèi)環(huán)上會產(chǎn)生一對力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)動自由度，力矩mx將使陀螺主軸繞內(nèi)環(huán)y軸進動。因此，通過測量y軸的角速度，我們可以間接測量到汽車在x軸的角速度。具體的建模和求解過程需要基于動量矩定理，這里不再詳細展開。四川抗電磁陀螺儀