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機(jī)械社區(qū)
標(biāo)題:
什么是陀螺儀？為什么手機(jī)離不開它,？
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作者:
twq19810302
時間:
2022-10-10 10:15
標(biāo)題:
什么是陀螺儀,？為什么手機(jī)離不開它？
本帖最后由 twq19810302 于 2022-10-10 10:16 編輯
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將一個陀螺放置在桌面上,，它會向一個方向傾倒,，但如果將其旋轉(zhuǎn)起來，它便能夠穩(wěn)穩(wěn)地立在桌子上,，只要旋轉(zhuǎn)不止,，它就不會傾倒。
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一個旋轉(zhuǎn)著的陀螺的穩(wěn)定性與這個陀螺的轉(zhuǎn)速有著直接的關(guān)系,，轉(zhuǎn)速越快,，陀螺就越穩(wěn)。這是因為旋轉(zhuǎn)著的物體都有一個轉(zhuǎn)軸,，這個轉(zhuǎn)軸的方向是不容易輕易改變的,，這是由旋轉(zhuǎn)物體的特性所決定的，轉(zhuǎn)動速度越快，轉(zhuǎn)軸的方向便越難以改變,。所以當(dāng)我們?yōu)橐粋�旋轉(zhuǎn)的陀螺提供一個支點(diǎn),，那么這個陀螺便會豎直地在支點(diǎn)上轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸始終指向上方,，但是如果我們將旋轉(zhuǎn)的陀螺以一定的傾斜角度放置在這個支點(diǎn)上,，它就會保持原有的傾斜角度在支點(diǎn)上轉(zhuǎn)動，同時陀螺本身還會圍繞支點(diǎn)做圓周運(yùn)動,。
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根據(jù)陀螺的特性,，人類設(shè)計出了另一個東西，那就是陀螺儀,。
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陀螺儀從外表看起來與陀螺很是類似,，而實(shí)際上它也就是將一個旋轉(zhuǎn)著的陀螺安裝在了一個萬向支架上。由于轉(zhuǎn)動著的陀螺的轉(zhuǎn)軸方向很難改變,，所以不論我們?nèi)绾无D(zhuǎn)動萬向支架,，中心的陀螺都能夠始終保持穩(wěn)定，而不出現(xiàn)方向上的改變,。這看起來似乎很是奇妙,，但我們的古人其實(shí)早就制造出了類似的東西。如果你喜歡看一些古裝宮斗劇就會發(fā)現(xiàn),，里面的妃嬪在冬天的時候總是掛著一個球形的鏤空暖爐,，里面裝有炭火，這些炭火為什么不會傾瀉出來將人燙傷呢,？
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古代暖爐中的炭火之所以不會傾瀉出來,，就是因為這個暖爐的結(jié)構(gòu)就是一個萬向支架，支架的中心裝有炭盆,，無論外部的結(jié)構(gòu)如何晃動,，里面的炭盆都能夠保持穩(wěn)定，所以炭火不會掉出,。
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我們所說的陀螺儀其實(shí)就是把球形暖爐中間的炭盆換成了陀螺,。那么陀螺儀有什么用呢,？它的作用就是測量物體的姿態(tài),。因為陀螺儀中心的陀螺方向不會發(fā)生變化，所以當(dāng)我們將一個陀螺儀安置在一個物體之中時,，只需要測定陀螺儀外部支架與陀螺之間各個方向的角度,，就可以測定一個物體的具體姿態(tài)了。在日常生活中,，很多東西都需要用到陀螺儀,，下到航海，上到航天，當(dāng)然還有我們的手機(jī),。
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陀螺儀是智能手機(jī)不可或缺的一個重要部件,，沒有陀螺儀，那么智能手機(jī)的多數(shù)功能基本無法實(shí)現(xiàn),，因為很多功能都需要精確了解手機(jī)的具體姿態(tài),。
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雖說手機(jī)少不了陀螺儀，但怎么看,，我們的手機(jī)里都不像是裝備了這個東西,，因為手機(jī)內(nèi)部的空間實(shí)在是有限，似乎沒有安裝這個東西的地方,。事實(shí)上如果我們將手機(jī)拆開,，確實(shí)也看不到陀螺儀，這是怎么回事呢,？手機(jī)中的確安裝有陀螺儀,，但是手機(jī)中的陀螺儀與剛才我們所講的陀螺儀并不相同，它雖然也叫做陀螺儀,，但與陀螺就沒有什么關(guān)系了,，從外觀上來看，它就是一個邊長只有幾毫米的黑色小方塊,。
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這個黑色的小方塊有著一個名字,，叫做“微機(jī)電陀螺儀”。
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微機(jī)電陀螺儀雖然也叫陀螺儀,，但無論是外在還是內(nèi)在,，都與陀螺沒有什么關(guān)系，它之所以能夠測定物體的姿態(tài),，是利用了科里奧利力,。科里奧利力是由法國氣象學(xué)家科里奧利所提出的,，簡言之就是在一個旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)里,，如果有一個直線移動的物體，那么就會受到這個旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的影響,，移動路線發(fā)生偏轉(zhuǎn),，變?yōu)橐粭l曲線。地球在自轉(zhuǎn),，所以地球就是這樣一個旋轉(zhuǎn)系統(tǒng),，由于地球自西向東旋轉(zhuǎn)，所以在北半球,，不論從哪個方向吹來的風(fēng),，都會向右偏轉(zhuǎn),，而在南半球則恰好相反，風(fēng)會向左偏,。
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明白了科里奧利力,，就可以來說說微機(jī)電陀螺儀了。
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微機(jī)電陀螺儀內(nèi)的主體就是一個質(zhì)量塊,，這個質(zhì)量塊會在交替變化的電壓作用下做來回振蕩運(yùn)動,，這種運(yùn)動本質(zhì)上就是一種直線運(yùn)動，當(dāng)陀螺儀開始轉(zhuǎn)動時,，受科里奧利力的影響,，這個水平振蕩的陀螺儀就會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，也就是說此時它不僅有水平運(yùn)動,，還有垂直運(yùn)動,。運(yùn)動方式的改變會使電容值發(fā)生微小的變化，而通過感知這種微小的變化就可以了解物體姿態(tài)的變化,。當(dāng)然,，單個微機(jī)電陀螺儀只能感知一個方向上的姿態(tài)變化，但在手機(jī)中裝上兩三個,，就能夠全方位準(zhǔn)確識別手機(jī)的姿態(tài),，畢竟這個東西很小，也不占什么地方,。
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