陀螺仪

3.1陀螺仪原理
　　陀螺仪是在动态中保持相对跟踪状态的装置，由于其原理的复杂性，我们借助于图来看看陀螺仪的原理。陀螺仪原理
　

 

　
陀螺仪原理

　如图所示，轴的底部被托住静止但是能够各个方向旋转。当一个倾斜力作用在顶部的轴上的时候，质点A向上运动，质点C则向下运动，如其中的子图2。因为陀螺仪是顺时针旋转，在旋转90度角之后，质点A将会到达质点B的位置。CD两个质点的情况也是一样的。子图2中质点A当处于如图的90度位置的时候会继续向上运动，质点C也继续向下。AC质点的组合将导致轴在子图3所示的运动平面内运动。一个陀螺仪的轴在一个合适的角度上旋转，在这种情况下，如果陀螺仪逆时针旋转，轴将会在运动平面上向左运动。如果在顺时针的情况中，倾斜力是一个推力而不是拉力的话，运动将会向左发生。在子图4中，当陀螺仪旋转了另一个90度的时候，质点C在质点A受力之前的位置。C质点的向下运动现在受到了倾斜力的阻碍并且轴不能在倾斜力平面上运动。倾斜力推轴的力量越大，当边缘旋转大约180度时，另一侧的边缘推动

　　轴向回运动

实际上，轴在这个情况下将会在倾斜力的平面上旋转。轴之所以会旋转是因为质点AC在向上和向下运动的一些能量用尽导致轴在运动平面内运动。当质点AC最后旋转到大致上相反的位置上时，倾斜力比向上和向下的阻碍运动的力要大。

　　3.2陀螺仪的特性

　　陀螺仪具有两个特性：①定轴性：高速旋转的转子具有力图保持其旋转轴在惯性空间内的方向稳定性不变的特性。转子角动量即矢量H(图5[陀螺仪的进动现象])是转子绕自转轴的转动惯量J和自转角速度 的乘积(H=J )。定轴性是指矢量[kg2]H[kg2]力图保持指向不变。②进动性：在外力矩作用下，旋转的转子力图使其旋转轴沿最短的路径趋向外力矩的作用方向。图3中陀螺仪转子在重力G作用下不从支点掉下，而以角速度[kg2]ω[kg2]绕垂线不断转动，这就是进动。进动角速度[kg2]ω=L/H,其中L为外力矩，这里指重力产生的力矩。干扰力矩引起转子的进动角速度称为陀螺的漂移率，单位为度/时，是衡量陀螺仪性能的主要指标。