定义 利用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的也称陀螺仪。

结构 陀螺仪陀螺仪的装置,一直是航空和航海上航行姿态及速率等最方便实用的参考仪表。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,一个绕对称铀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: (1) 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); (2) 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); (3) 附件(是指力矩马达、信号传感器等)。

特性 陀螺仪已经被广泛用在航空、航天和航海领域。这是由于它的两个基本特性:一为定轴性,另一个是进动性,它们都建立在角动量守恒的原则下。 定轴性 当陀螺转子以高速旋转时,若没有任何外力矩作用在陀螺仪上时,陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变,即指向一个固定方向;同时反抗任何改变转子轴向的力量。这称为陀螺仪的定轴性或稳定性。其稳定性随以下的物理量而改变: 1、转子的转动惯量愈大,稳定性愈好; 2、转子角速度愈大,稳定性愈好。 所谓“转动惯量”,是描述刚体在转动中惯性大小的物理量。当以相同的力矩分别作用在两个绕定轴转动的不同刚体上,它们所获得的角速度通常是不一样的,转动惯量大的刚体所获得的角速度小,也就是保持原有转动状态的惯性大;反之,转动惯量小的刚体所获得的角速度大,也就是保持原有转动状态的惯性小。 进动性 当转子高速旋转时,若外力矩作用于外环轴,陀螺仪将绕内环轴转动;若外力矩作用于内环轴,陀螺仪将绕外环轴转动。其转动角速度方向与外力矩作用方向互相垂直。这种特性,叫做陀螺仪的进动性。进动角速度的方向取决于动量矩H的方向(与转子自转角速度矢量的方向一致)和外力矩M的方向,而且是自转角速度矢量以最短的路径追赶外力矩。 这可以通过右手定则来判定。即伸直右手,大拇指与食指垂直,手指顺着自转轴的方向,手掌朝外力矩的正方向,然后手掌与4指弯曲握拳,则大拇指的方向就是进动角速度的方向。 进动角速度的大小取决于外力矩M的大小和转子动量矩H的大小,其计算式为 =M/H。进动性的大小也有三个影响的因素: 1、外界作用力愈大,其进动角速度也愈大; 2、转子的转动惯量愈大,进动角速度愈小; 3、转子的角速度愈大,进动角速度愈小。

功能 1.陀螺方向仪 2.陀螺罗盘 3.陀螺稳定器 4.陀螺稳定平台 5.速率陀螺仪 6.陀螺垂直仪