對于角速度傳感器，很多人可能會(huì )比較陌生，不過(guò)，如果提到它的另一個(gè)名字——陀螺儀，相信有不少人知道。

陀螺儀的原理

陀螺儀，是一種用來(lái)感測與維持方向的裝置，基于角動(dòng)量不滅的理論設計出來(lái)的。陀螺儀一旦開(kāi)始旋轉，由于輪子的角動(dòng)量，陀螺儀有抗拒方向改變的趨向。

通俗地說(shuō)，一個(gè)旋轉物體的旋轉軸所指的方向在不受外力影響時(shí)，是不會(huì )改變的。大家如果玩過(guò)陀螺就會(huì )知道，旋轉的陀螺遇到外力時(shí)，它的軸的方向是不會(huì )隨著(zhù)外力的方向發(fā)生改變的。我們騎自行車(chē)其實(shí)也是利用了這個(gè)原理。輪子轉得越快越不容易倒，因為車(chē)軸有一股保持水平的力量

人們根據這個(gè)道理，用它來(lái)保持方向，制造出來(lái)的東西就叫做陀螺儀，然后再用多種方法讀取軸所指示的方向，并自動(dòng)將數據信號傳給控制系統。

陀螺儀的基本部件包括

1、陀螺轉子（常采用同步電機、磁滯電機、三相交流電機等拖動(dòng)方法來(lái)使陀螺轉子繞自轉軸高速旋轉，并見(jiàn)其轉速近似為常值）。

2、內、外框架（或稱(chēng)內、外環(huán)，它是使陀螺自轉軸獲得所需角轉動(dòng)自由度的結構）。

3、附件（是指力矩馬達、信號傳感器等）。

陀螺儀的兩個(gè)重要特性

陀螺儀有兩個(gè)非常重要的基本特性：一為定軸性，另一是進(jìn)動(dòng)性，這兩種特性都是建立在角動(dòng)量守恒的原則下。

定軸性

當陀螺轉子以高速旋轉時(shí)，在沒(méi)有任何外力矩作用在陀螺儀上時(shí)，陀螺儀的自轉軸在慣性空間中的指向保持穩定不變，即指向一個(gè)固定的方向；同時(shí)反抗任何改變轉子軸向的力量。這種物理現象稱(chēng)為陀螺儀的定軸性或穩定性。

其穩定性隨以下的物理量而改變：

1、轉子的轉動(dòng)慣量愈大，穩定性愈好；

2、轉子角速度愈大，穩定性愈好。

所謂的“轉動(dòng)慣量”，是描述剛體在轉動(dòng)中的慣性大小的物理量。當以相同的力矩分別作用于兩個(gè)繞定軸轉動(dòng)的不同剛體時(shí)，它們所獲得的角速度一般是不一樣的，轉動(dòng)慣量大的剛體所獲得的角速度小，也

就是保持原有轉動(dòng)狀態(tài)的慣性大；反之，轉動(dòng)慣量小的剛體所獲得的角速度大，也就是保持原有轉動(dòng)狀態(tài)的慣性小。

進(jìn)動(dòng)性

當轉子高速旋轉時(shí)，若外力矩作用于外環(huán)軸，陀螺儀將繞內環(huán)軸轉動(dòng)；若外力矩作用于內環(huán)軸，陀螺儀將繞外環(huán)軸轉動(dòng)。其轉動(dòng)角速度方向與外力矩作用方向互相垂直。這種特性，叫做陀螺儀的進(jìn)動(dòng)性。

進(jìn)動(dòng)性的大小有三個(gè)影響的因素：

1、外界作用力愈大，其進(jìn)動(dòng)角速度也愈大；

2、轉子的轉動(dòng)慣量愈大，進(jìn)動(dòng)角速度愈??；

3、轉子的角速度愈大，進(jìn)動(dòng)角速度愈小。