陀螺仪的基本原理

《陀螺仪的基本原理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、■陀螺仪的基本原理    关注Iphone4手机的网友们都知道，这款手机有一个超强的卖点就是内置了陀螺仪。这玩意听着挺神秘的，原来一般出现的场合都是什么航天飞机、火箭、导弹之类的军事领域。一提到它，就想起了高精尖武器，这会怎么就出现在手机上了呢？难道苹果的乔布斯帮主就不怕CIA以武器和军事技术扩散的名义，请他去喝咖啡吗？还有，手机又不是导弹，装这么一个玩意有什么用吗？难道让众多果粉们变成飞翔的塔利班，怀抱炸弹去袭击纽约？    对于那些稍微了解陀螺仪的兄弟们来说，肯定也有一个问题，上一代Iphone中已经内置了

2、重力感应，陀螺仪和重力感应有什么区别？为什么陀螺仪比重力感应要贵？    要想回答这么多的问题，还真不容易，俺又不是乔帮主，没有通天彻地的能耐，更不会出了信号门还抵赖死不承认。俺这里只是跟大家简要的说说陀螺仪的大概原理，还有一些在手机上可能的应用。总的来说，只有两个请求：小白们可以看看，评论可以，拍砖的不要。至于那些上知天文，下晓地理，鸡毛蒜皮无一不精的大能们，把俺归入到小白行列后，华丽飘过就行了。    好了，在恳切的告白后，下面进入正题。陀螺仪到底是啥玩意？    陀螺仪的原理说穿了很简单，物体在高速旋转后

3、，其轴心就存在指向的稳定性。我们日常生活中肯定见过小孩玩陀螺，只要陀螺在旋转，就能立着不倒，陀螺仪的名称也由此得来。还有一个很经典的例子，就是自行车，它的两个车轮，在转起来后，也不太容易倒。    下面这张是陀螺仪的原理图，大家一看就能明白。    当然了，作为一种应用已经有接近百年历史的传感器，现代的陀螺仪当然不会那么简单。一般来说，目前陀螺仪主要有两种，机械式的和光学式的，机械式的原理大家都看过了。它最主要的问题就是加工难度很大，旋转轴的摩擦力必须特别小，对加工精度要求很高，另外，小型化也很困难，尤其是放到

4、Iphone4当中，更是要充分的解决小型化的问题。    光学式陀螺仪有两种，干涉式陀螺仪和谐振式陀螺仪，它们都是根据塞格尼克的理论发展起来的。大概的意思就是：“当光束在一个环形的通道中前进时，如果环形通道本身具有一个转动速度，那么光线沿着通道转动的方向前进所需要的时间要比沿着这个通道转动相反的方向前进所需要的时间要多。”当光线穿过陀螺仪后，利用光的干涉和谐振特性，测量环路的转动速度。这种陀螺仪，实际上将机械式陀螺仪的转子和检测位移的传感器合二为一了。从70年代后，得到了广泛的应用。    好了，关于陀螺仪的原

5、理就说到这里，其实大家不必去深入研究，只需要知道，陀螺仪是一种在立体空间内，全方位的角度偏移检测仪器，这就足够了。至于它和重力传感器有什么区别，我们接下来再说。■陀螺仪在手机上有啥用？    接着上页，这陀螺仪和重力传感器有什么区别呢？区别很多，但最大的区别就是重力传感对于空间上的位移感受维较少，能做到6个方向的感应就已经很不错了，而陀螺仪则是全方位的。这很重要，毫不夸张的说，这两者不是一个级别上的产品。    可能看到这里，大家还是会觉得有些迷惑，既然陀螺仪很厉害，那么它在手机上到底有什么用呢？我们不妨来看看

6、。    第一大用途，导航。陀螺仪自被发明开始，就用于导航，先是德国人将其应用在V1、V2火箭上，因此，如果配合GPS，手机的导航能力将达到前所未有的水准。实际上，目前很多专业手持式GPS上也装了陀螺仪，如果手机上安装了相应的软件，其导航能力绝不亚于目前很多船舶、飞机上用的导航仪。    第二大用途，可以和手机上的摄像头配合使用，比如防抖，这会让手机的拍照摄像能力得到很大的提升。    第三大用途，各类游戏的传感器，比如飞行游戏，体育类游戏，甚至包括一些第一视角类射击游戏，陀螺仪完整监测游戏者手的位移，从而实现

7、各种游戏操作效果。有关这点，想必用过任天堂WII的兄弟会有很深的感受。    第四大用途，可以用作输入设备，陀螺仪相当于一个立体的鼠标，这个功能和第三大用途中的游戏传感器很类似，甚至可以认为是一种类型。    第五大用途，也是未来最有前景和应用范围的用途。下面重点说说。那就是可以帮助手机实现很多增强现实的功能。增强现实是近期才冒出的概念，和虚拟现实一样，是计算机的一种应用。大意是可以通过手机或者电脑的处理能力，让人们对现实中的一些物体有跟深入的了解。如果大家不理解，举个例子，前面有一个大楼，用手机摄像头对准它，

8、马上就可以在屏幕上得到这座大楼的相关参数，比如楼的高度，宽度，海拔，如果连接到数据库，甚至可以得到这座大厦的物主、建设时间、现在的用途、可容纳的人数等等。    这种增强现实技术可不是用来满足大家的好奇心，在实际生产上，其用途非常广泛，比如盖房子，用手机一照，就知道墙是否砌歪了？歪了多少？    再比如，假如您是一位伊拉克抵抗美军的战士，平时只需要揣着一部此类手机，去基地那里转转，出来