陀螺平衡仪原理

角动量守恒原理

陀螺仪就是利用陀螺的力学性质所制成的，主要利用的原理是角动量守恒原理，即陀螺仪高速旋转时，角动量很大，旋转轴会一直稳定指向一个方向；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）。现在手机里基本上都会内置有一个陀螺仪传感器，喜欢玩手机游戏的朋友也会用到这个功能。部分朋友听说陀螺仪，就以为里面有陀螺，那么陀螺仪里面真的有陀螺吗？

其实，陀螺仪里并没有陀螺，它之所以称为陀螺仪，是因为它是利用陀螺的力学性质制作的，传统的机械陀螺仪由一个陀螺转子与旋转轴相连，外围是由两个支架组成，里面的陀螺转子和普通的陀螺玩具还是有一定区别的，不过原理方面是一样的。

陀螺仪的名字由来

陀螺仪名字的来源具有悠久的历史。据考证，1850年法国的物理学家莱昂·傅科（J.Foucault）为了研究地球自转，首先发现高速转动中地的转子（rotor），由于它具有惯性，它的旋转轴永远指向一固定方向，因此傅科用希腊字gyro（旋转）和skopein（看）两字合为“gyroscopei”一字来命名该仪器仪表。

最早的陀螺仪的简易制作方式如下：即将一个高速旋转的陀螺放到一个万向支架上，靠陀螺的方向来计算角速度。其中，中间金色的转子即为陀螺，它因为惯性作用是不会受到影响的，周边的三个“钢圈”则会因为设备的改变姿态而跟着改变，通过这样来检测设备当前的状态，而这三个“钢圈”所在的轴，也就是三轴陀螺仪里面的“三轴”，即X轴、y轴、Z轴，三个轴围成的立体空间联合检测各种动作，然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。因此一开始，陀螺仪的最主要的作用在于可以测量角速度。

陀螺仪的基本组成

当前，从力学的观点近似的分析陀螺的运动时，可以把它看成是一个刚体，刚体上有一个万向支点，而陀螺可以绕着这个支点作三个自由度的转动，所以陀螺的运动是属于刚体绕一个定点的转动运动，更确切地说，一个绕对称轴高速旋转的飞轮转子叫陀螺。将陀螺安装在框架装置上，使陀螺的自转轴有角转动的自由度，这种装置的总体叫做陀螺仪。

陀螺仪的基本部件有：陀螺转子(常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴高速旋转，并见其转速近似为常值)；内、外框架(或称内、外环，它是使陀螺自转轴获得所需角转动自由度的结构)；附件(是指力矩马达、信号传感器等)。