雖然我們現(xiàn)在手機里的陀螺儀看起來像個小小的芯片，但它的原理其實最早來源于一個非常經(jīng)典的物理現(xiàn)象。為了讓你更直觀地理解，我把它的工作原理拆解為兩個主要的階段或流派來介紹：

 

1. 經(jīng)典的機械陀螺儀（基于“定軸性”）

 

最早的陀螺儀原理非常直觀，它基于一個我們小時候都玩過的玩具——地陀螺。

 

   核心原理： 當(dāng)一個輪子（轉(zhuǎn)子）高速旋轉(zhuǎn)起來時，它會產(chǎn)生一種“抗拒改變”的力量。簡單說，一個旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸，在不受外力影響時，會一直指向一個固定的方向，非常穩(wěn)定。

   結(jié)構(gòu)： 想象一個高速旋轉(zhuǎn)的飛輪，被裝在一個可以自由轉(zhuǎn)動的支架（萬向架）上。

   怎么工作：

       當(dāng)你轉(zhuǎn)動外面的支架時，里面的飛輪雖然跟著移動，但它的旋轉(zhuǎn)軸方向依然保持不變。

       通過測量支架與內(nèi)部飛輪之間的角度變化，我們就能知道設(shè)備（比如飛機、船）改變了多少姿態(tài)。

   生活中的例子： 為什么自行車騎起來不容易倒？就是因為車輪轉(zhuǎn)起來了，利用了類似陀螺儀的穩(wěn)定性；還有古代的暖爐，掛在架子上無論怎么晃，里面的炭火都不會灑出來，也是這個原理。

 

2. 現(xiàn)代的微機電陀螺儀（基于“科里奧利力”）

 

我們現(xiàn)在手機、游戲手柄里的陀螺儀，通常不是靠轉(zhuǎn)動的飛輪，而是靠一種叫MEMS（微機電系統(tǒng)）的技術(shù)。它看起來像一個小小的黑色方塊，內(nèi)部沒有旋轉(zhuǎn)的輪子，而是靠震動來工作的。

 

   核心原理： 它利用的是科里奧利力。這有點像地球自轉(zhuǎn)影響風(fēng)向的原理。簡單來說，如果一個物體在直線運動，而你所在的平臺突然旋轉(zhuǎn)，這個物體會感覺到一個“神秘的力”把它推向側(cè)面。

   怎么工作：

       在芯片內(nèi)部，有一個非常微小的質(zhì)量塊，它在不停地左右來回震動（直線運動）。

       當(dāng)你旋轉(zhuǎn)手機時，芯片所在的平臺（手機）發(fā)生了轉(zhuǎn)動。

       這個震動的質(zhì)量塊就會受到“科里奧利力”的作用，開始在另一個垂直的方向上產(chǎn)生微小的位移。

       芯片通過檢測這種位移（通常轉(zhuǎn)化為電容的變化），就能精確地算出你旋轉(zhuǎn)的速度有多快。

 

3. 還有一種特殊的：激光陀螺儀

 

在飛機和導(dǎo)彈等高精度設(shè)備中，還有一種更高級的。它利用光的干涉原理，讓兩束光在一個閉合的環(huán)路里朝相反方向跑。如果設(shè)備發(fā)生旋轉(zhuǎn)，兩束光跑完全程的時間就會不一樣，通過測量這個時間差，就能算出旋轉(zhuǎn)速度。