陀螺仪是什么(陀螺仪是什么刺激战场)

如果把一个陀螺放在桌子上,它会向一个方向倾斜,但如果旋转,它可以稳稳地站在桌子上,只要旋转就不会倾斜。

旋转陀螺仪的稳定性与其转速直接相关。转速越快,陀螺越稳定。这是因为每一个旋转的物体都有一个旋转轴,这个旋转轴的方向是不能轻易改变的,这是由旋转物体的特性决定的。转速越快,转轴方向越难改变。所以,当我们给一个旋转的陀螺提供一个支点时,陀螺会在支点上垂直旋转,旋转轴始终指向上方。但如果我们把旋转的陀螺以一定的倾角放在这个支点上,它会保持原来的倾角,在支点上旋转,陀螺本身会围绕支点做圆周运动。

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根据陀螺仪的特性,人类又设计了一个东西,就是陀螺仪。

陀螺仪从外形上看和陀螺很像,但实际上是一个安装在万向节上的旋转陀螺。因为旋转陀螺的轴的方向很难改变,所以无论我们怎么转动万向节,中心的陀螺总能保持稳定,没有任何方向的改变。看起来很奇妙,但是我们古人其实很早以前就做出了类似的东西。如果你喜欢看一些古代的宫斗剧,你会发现里面的嫔妃冬天总会挂一个球形的镂花空取暖器,里面有炭火。这些炭火为什么不倒出来烧人?

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古代取暖器里的炭火之所以不倒出来,是因为这种取暖器的结构是一个万向支架,支架中央装有一个炭盆。无论外部结构如何晃动,里面的炭盆都能保持稳定,所以炭火不会掉出来。

我们说的陀螺仪,其实就是把球形加热器中间的碳盆换成了陀螺仪。那么陀螺仪有什么用呢?它的功能是测量物体的姿态。因为陀螺仪中心的陀螺方向是不会改变的,所以当我们将陀螺仪放置在物体中时,只需要测量陀螺仪外部支撑与陀螺仪各个方向的夹角,就可以测量出物体的具体姿态。日常生活中,很多事情都需要用到陀螺仪,从航海到航天,当然还有我们的手机。

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陀螺仪是智能手机不可或缺的一部分。没有陀螺仪,智能手机的大部分功能基本无法实现,因为很多功能需要准确知道手机的具体姿态。

虽然手机少不了陀螺仪,但不管怎么说,我们的手机好像都没有装这个东西,因为手机内部的空空间确实有限,好像也没地方装这个东西。其实如果把手机拆开,真的看不到陀螺仪。这是怎么回事?手机里装了一个陀螺仪,但是手机里的陀螺仪和我们刚才说的陀螺仪不一样。虽然也叫陀螺仪,但是和陀螺仪没有关系。从外观上看,它是一个边长只有几毫米的黑色小正方形。

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这个小黑方块有个名字叫“MEMS陀螺仪”。

MEMS陀螺仪虽然也叫陀螺仪,但无论是外部还是内部都和陀螺仪无关。MEMS陀螺仪之所以能够测量物体的姿态,是因为它利用了科里奥利力。法国气象学家科里奥利提出了科里奥利力。简而言之,在旋转系统中,如果有一个直线运动的物体,它会受到旋转系统的影响,运动路线会发生偏转,变成曲线。地球自转,所以地球就是这样一个自转系统。随着地球自西向东旋转,北半球任何方向的风都会偏向右边,而在南半球,风会偏向左边。

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知道了科里奥利力,就可以说MEMS陀螺仪了。

MEMS陀螺仪中的主体是一个质量块,在交变电压的作用下来回振荡。这种运动本质上是直线运动。当陀螺仪开始转动时,它会在科里奥利力的作用下发生偏转,也就是说,它不仅会水平运动,还会垂直运动。运动方式的改变会使电容值发生微小的变化,感知这种微小的变化就可以知道物体姿态的变化。当然,单个MEMS陀螺仪只能感知一个方向的姿态变化,但在手机中安装两三个就可以准确识别手机各个方向的姿态。毕竟这个东西很小,不占地方。

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