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手机中的陀螺仪是什么东西:手机中的陀螺仪原理是什么

手机中的陀螺仪是什么东西:手机中的陀螺仪原理是什么如果将这种偏移归结为一个外加力的作用,那么这个力就是“科里奥利力”。它和离心力一样,并不是在惯性系中真实存在的力,而是惯性作用,在非惯性系内的体现。那么,微机电陀螺仪是如何利用科里奥利力的呢?首先给镜像电容板施加震荡电压,使质量块被迫做径向运动,紧接着,随着陀螺仪的旋转,横向的电容板就可以测量科里奥利力带来的电容变化,又因为科里奥利力与角速度成正比,所以通过电容变化就可以计算出角速度,当然,这还只是一个轴向的运动变化,如果xyz轴都能顾及到,就能实现360度无死角测量的陀螺仪了。

综上所述,在轮船发生同滚俯仰偏航时,陀螺仪就可以通过自身的调节,让转子和旋转轴一直保持平衡,后来不仅仅是航海领域,航空航天以及军事武器中都会使用以陀螺仪为核心的惯性制导系统。

现在随着物理学的不断进步,陀螺仪的类型也越来越多,精度也日益提高,那么回到开头提到的手机陀螺仪,它到底长什么样子?又是如何放置在手机中的呢?

其实现在在电子产品中使用的并不是刻板印象中的陀螺仪,而是一种和芯片形状类似的微机电陀螺仪,它的工作原理也不再是角动量守恒,而是一种实际并不存在的力-----科里奥利力。

手机中的陀螺仪是什么东西:手机中的陀螺仪原理是什么(1)

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我们可以通过一个简单的实验进行理解,两位实验者分别坐在支架的两端,互相抛球,这时能够轻松地接到对方的球,但是一旦支架旋转起来,事情就变得不简单了。以房间为参考系,球还是直直地抛出了,但是从实验者的视角观察球走的并不是直线,而是拐了一个弯。

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如果将这种偏移归结为一个外加力的作用,那么这个力就是“科里奥利力”。它和离心力一样,并不是在惯性系中真实存在的力,而是惯性作用,在非惯性系内的体现。

手机中的陀螺仪是什么东西:手机中的陀螺仪原理是什么(4)

那么,微机电陀螺仪是如何利用科里奥利力的呢?

首先给镜像电容板施加震荡电压,使质量块被迫做径向运动,紧接着,随着陀螺仪的旋转,横向的电容板就可以测量科里奥利力带来的电容变化,又因为科里奥利力与角速度成正比,所以通过电容变化就可以计算出角速度,当然,这还只是一个轴向的运动变化,如果xyz轴都能顾及到,就能实现360度无死角测量的陀螺仪了。

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