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【科普視頻】陀螺儀的運作原理



陀螺儀的運作原理

陀螺儀是一種既古老而又很有生命力的儀器,從第一臺真正實用的陀螺儀器問世以來已有大半個世紀(jì)。最早的陀螺儀的制作方式是;將一個高速旋轉(zhuǎn)的陀螺放到一個萬向支架上,靠陀螺的方向來計算角速度。

其中,周邊的三個“鋼圈”會因為設(shè)備的改變而跟著改變,而中間金色陀螺會因為慣性作用不會受到影響,因此,三個軸圍成的立體空間聯(lián)合檢測動作,然后讀取軸所指示的方向,并自動將數(shù)據(jù)信號傳給控制系統(tǒng)。所以一開始,陀螺儀偵測的就是角速度,其工作原理主要是是基于科里奧利力原理。

而現(xiàn)在,可以把陀螺看成是一個剛體,剛體上有一個萬向支點,而陀螺可以繞著這個支點作三個自由度的轉(zhuǎn)動,所以陀螺的運動是屬于剛體繞一個定點的轉(zhuǎn)動運動,更確切地說,一個繞對稱軸高速旋轉(zhuǎn)的飛輪轉(zhuǎn)子叫陀螺。將陀螺安裝在框架裝置上,使陀螺的自轉(zhuǎn)軸有角轉(zhuǎn)動的自由度,這種裝置的總體就叫做陀螺儀。

智能手機就采用了MEMS(微機電)陀螺儀,陀螺儀可以用于游戲控制,可以通過對偏轉(zhuǎn)、傾斜等動作角速度的測量,實現(xiàn)用手控制游戲主角的視野和方向。陀螺儀也可以用于防抖,在我們按下快門時,陀螺儀測量出手機翻轉(zhuǎn)的角度,將手抖產(chǎn)生的偏差反饋給圖像處理器,對鏡頭的抖動方向以及位移作出補償,實現(xiàn)更清晰的拍照效果。

總之,陀螺儀它可以感測并測量物體的方向和角速度。憑借其工作原理,陀螺儀各領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。

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