陀螺仪有什么用(手机陀螺仪是什么东西)

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陀螺仪又叫角速度传感器,测量物理量是偏转、倾斜时的转动角速度。是一种用来传感与维持方向的装置,基于角动量守恒的理论设计出来的,由一个位于轴心...
在智能手机中,陀螺仪是测量物体旋转时的角速度,经手机中的处理器对角速度积分后就得到了手机在某一段时间内旋转的角度。

将一个陀螺放置在桌面上,它会向一个方向倾倒,但如果将其旋转起来,它便能够稳稳地立在桌子上,只要旋转不止,它就不会倾倒。

一个旋转着的陀螺的稳定性与这个陀螺的转速有着直接的关系,转速越快,陀螺就越稳。这是因为旋转着的物体都有一个转轴,这个转轴的方向是不容易轻易改变的,这是由旋转物体的特性所决定的,转动速度越快,转轴的方向便越难以改变。所以当我们为一个旋转的陀螺提供一个支点,那么这个陀螺便会竖直地在支点上转动,转轴始终指向上方,但是如果我们将旋转的陀螺以一定的倾斜角度放置在这个支点上,它就会保持原有的倾斜角度在支点上转动,同时陀螺本身还会围绕支点做圆周运动。

陀螺仪有什么用(手机陀螺仪是什么东西)

根据陀螺的特性,人类设计出了另一个东西,那就是陀螺仪。

陀螺仪从外表看起来与陀螺很是类似,而实际上它也就是将一个旋转着的陀螺安装在了一个万向支架上。由于转动着的陀螺的转轴方向很难改变,所以不论我们如何转动万向支架,中心的陀螺都能够始终保持稳定,而不出现方向上的改变。这看起来似乎很是奇妙,但我们的古人其实早就制造出了类似的东西。如果你喜欢看一些古装宫斗剧就会发现,里面的妃嫔在冬天的时候总是挂着一个球形的镂空暖炉,里面装有炭火,这些炭火为什么不会倾泻出来将人烫伤呢?

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古代暖炉中的炭火之所以不会倾泻出来,就是因为这个暖炉的结构就是一个万向支架,支架的中心装有炭盆,无论外部的结构如何晃动,里面的炭盆都能够保持稳定,所以炭火不会掉出。

我们所说的陀螺仪其实就是把球形暖炉中间的炭盆换成了陀螺。那么陀螺仪有什么用呢?它的作用就是测量物体的姿态。因为陀螺仪中心的陀螺方向不会发生变化,所以当我们将一个陀螺仪安置在一个物体之中时,只需要测定陀螺仪外部支架与陀螺之间各个方向的角度,就可以测定一个物体的具体姿态了。在日常生活中,很多东西都需要用到陀螺仪,下到航海,上到航天,当然还有我们的手机。

陀螺仪有什么用(手机陀螺仪是什么东西)

陀螺仪是智能手机不可或缺的一个重要部件,没有陀螺仪,那么智能手机的多数功能基本无法实现,因为很多功能都需要精确了解手机的具体姿态。

虽说手机少不了陀螺仪,但怎么看,我们的手机里都不像是装备了这个东西,因为手机内部的空间实在是有限,似乎没有安装这个东西的地方。事实上如果我们将手机拆开,确实也看不到陀螺仪,这是怎么回事呢?手机中的确安装有陀螺仪,但是手机中的陀螺仪与刚才我们所讲的陀螺仪并不相同,它虽然也叫做陀螺仪,但与陀螺就没有什么关系了,从外观上来看,它就是一个边长只有几毫米的黑色小方块。

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这个黑色的小方块有着一个名字,叫做“微机电陀螺仪”。

微机电陀螺仪虽然也叫陀螺仪,但无论是外在还是内在,都与陀螺没有什么关系,它之所以能够测定物体的姿态,是利用了科里奥利力。科里奥利力是由法国气象学家科里奥利所提出的,简言之就是在一个旋转的系统里,如果有一个直线移动的物体,那么就会受到这个旋转系统的影响,移动路线发生偏转,变为一条曲线。地球在自转,所以地球就是这样一个旋转系统,由于地球自西向东旋转,所以在北半球,不论从哪个方向吹来的风,都会向右偏转,而在南半球则恰好相反,风会向左偏。

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明白了科里奥利力,就可以来说说微机电陀螺仪了。

微机电陀螺仪内的主体就是一个质量块,这个质量块会在交替变化的电压作用下做来回振荡运动,这种运动本质上就是一种直线运动,当陀螺仪开始转动时,受科里奥利力的影响,这个水平振荡的陀螺仪就会发生偏转,也就是说此时它不仅有水平运动,还有垂直运动。运动方式的改变会使电容值发生微小的变化,而通过感知这种微小的变化就可以了解物体姿态的变化。当然,单个微机电陀螺仪只能感知一个方向上的姿态变化,但在手机中装上两三个,就能够全方位准确识别手机的姿态,毕竟这个东西很小,也不占什么地方。

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  • 本文由 发表于 2022年10月3日 15:47:32
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