陀螺儀，又叫角速度傳感器，是用高速回轉(zhuǎn)體的動量矩敏感殼體相對慣性空間繞正交于自轉(zhuǎn)軸的一個或二個軸的角運(yùn)動檢測裝置，同時，利用其他原理制成的角運(yùn)動檢測裝置起同樣功能的裝置也稱陀螺儀。

陀螺儀的名字由來

陀螺儀名字的來源具有悠久的歷史。據(jù)考證，1850年法國的物理學(xué)家萊昂·傅科（J.Foucault）為了研究地球自轉(zhuǎn)，首先發(fā)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)動中地的轉(zhuǎn)子（rotor），由于它具有慣性，它的旋轉(zhuǎn)軸永遠(yuǎn)指向一固定方向，因此傅科用希臘字 gyro（旋轉(zhuǎn)）和skopein（看）兩字合為“gyro scopei ”一字來命名該儀器儀表。

最早的陀螺儀的簡易制作方式如下：即將一個高速旋轉(zhuǎn)的陀螺放到一個萬向支架上，靠陀螺的方向來計(jì)算角速度，如簡易圖下圖所示。

其中，中間金色的轉(zhuǎn)子即為陀螺，它因?yàn)閼T性作用是不會受到影響的，周邊的三個“鋼圈”則會因?yàn)樵O(shè)備的改變姿態(tài)而跟著改變，通過這樣來檢測設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)，而這三個“鋼圈”所在的軸，也就是三軸陀螺儀里面的“三軸”，即X軸、y軸、Z軸，三個軸圍成的立體空間聯(lián)合檢測各種動作，然后用多種方法讀取軸所指示的方向，并自動將數(shù)據(jù)信號傳給控制系統(tǒng)。因此一開始，陀螺儀的最主要的作用在于可以測量角速度。

陀螺儀的基本組成部件

當(dāng)前，從力學(xué)的觀點(diǎn)近似的分析陀螺的運(yùn)動時，可以把它看成是一個剛體，剛體上有一個萬向支點(diǎn)，而陀螺可以繞著這個支點(diǎn)作三個自由度的轉(zhuǎn)動，所以陀螺的運(yùn)動是屬于剛體繞一個定點(diǎn)的轉(zhuǎn)動運(yùn)動，更確切地說，一個繞對稱軸高速旋轉(zhuǎn)的飛輪轉(zhuǎn)子叫陀螺。將陀螺安裝在框架裝置上，使陀螺的自轉(zhuǎn)軸有角轉(zhuǎn)動的自由度，這種裝置的總體叫做陀螺儀。

陀螺儀的基本部件有:陀螺轉(zhuǎn)子（常采用同步電機(jī)、磁滯電機(jī)、三相交流電機(jī)等拖動方法來使陀螺轉(zhuǎn)子繞自轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，并見其轉(zhuǎn)速近似為常值）； 內(nèi)、外框架（或稱內(nèi)、外環(huán)，它是使陀螺自轉(zhuǎn)軸獲得所需角轉(zhuǎn)動自由度的結(jié)構(gòu)）；附件（是指力矩馬達(dá)、信號傳感器等）。

陀螺儀的工作原理

陀螺儀偵測的是角速度。其工作原理基于科里奧利力的原理：當(dāng)一個物體在坐標(biāo)系中直線移動時，假設(shè)坐標(biāo)系做一個旋轉(zhuǎn)，那么在旋轉(zhuǎn)的過程中，物體會感受到一個垂直的力和垂直方向的加速度。

臺風(fēng)的形成就是基于這個原理，地球轉(zhuǎn)動帶動大氣轉(zhuǎn)動，如果大氣轉(zhuǎn)動時受到一個切向力，便容易形成臺風(fēng)，而北半球和南半球臺風(fēng)轉(zhuǎn)動的方向是不一樣的。用一個形象的比喻解釋了科里奧利力的原理。

具體來說，陀螺儀，是一個圓形的中軸的結(jié)合體。而事實(shí)上，靜止與運(yùn)動的陀螺儀本身并無區(qū)別，如果靜止的陀螺儀本身絕對平衡的話，拋除外在因素陀螺儀是可以不依靠旋轉(zhuǎn)便能立定的。而如果陀螺儀本身尺寸不平衡的話，在靜止下就會造成陀螺儀模型傾斜跌倒，因此不均衡的陀螺儀必然依靠旋轉(zhuǎn)來維持平衡。

陀螺儀本身與引力有關(guān)，因?yàn)橐Φ挠绊?，不均衡的陀螺儀，重的一端將向下運(yùn)行，而輕的一端向上。在引力場中，重物下降的速度是需要時間的，物體墜落的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于陀螺儀本身旋轉(zhuǎn)的速度時，將導(dǎo)致陀螺儀偏重點(diǎn)，在旋轉(zhuǎn)中不斷的改變陀螺儀自身的平衡，并形成一個向上旋轉(zhuǎn)的速度方向。當(dāng)然，如果陀螺儀偏重點(diǎn)太大，陀螺儀自身的左右互作用力也將失效。

而在旋轉(zhuǎn)中，陀螺儀如果遇到外力導(dǎo)致，陀螺儀轉(zhuǎn)輪某點(diǎn)受力。陀螺儀會立刻傾斜，而陀螺儀受力點(diǎn)的勢能如果低于陀螺儀旋轉(zhuǎn)時速，這時受力點(diǎn)，會因?yàn)橥勇輧x傾斜，在旋轉(zhuǎn)的推動下，陀螺儀受力點(diǎn)將從斜下角，滑向斜上角。而在向斜上角運(yùn)行時，陀螺儀受力點(diǎn)的勢能還在向下運(yùn)行。這就導(dǎo)致陀螺儀到達(dá)斜上角時，受力點(diǎn)的剩余勢能將會將在位于斜上角時，勢能向下推動。

而與受力點(diǎn)相反的直徑另一端，同樣具備了相應(yīng)的勢能，這個勢能與受力點(diǎn)運(yùn)動方向相反，受力點(diǎn)向下，而它向上，且管這個點(diǎn)叫"聯(lián)動受力點(diǎn)"。當(dāng)聯(lián)動受力點(diǎn)旋轉(zhuǎn)180度，從斜上角到達(dá)斜下角，這時聯(lián)動受力點(diǎn)，將陀螺儀向上拉動。在受力點(diǎn)與聯(lián)動受力互作用力下，陀螺儀回歸平衡。

高速旋轉(zhuǎn)的物體的旋轉(zhuǎn)軸，對于改變其方向的外力作用有趨向于垂直方向的傾向。而且，旋轉(zhuǎn)物體在橫向傾斜時，重力會向增加傾斜的方向作用，而軸則向垂直方向運(yùn)動，就產(chǎn)生了搖頭的運(yùn)動（歲差運(yùn)動）。當(dāng)陀螺儀的陀螺旋轉(zhuǎn)軸以水平軸旋轉(zhuǎn)時，由于地球的旋轉(zhuǎn)而受到鉛直方向旋轉(zhuǎn)力，陀螺的旋轉(zhuǎn)體向水平面內(nèi)的子午線方向產(chǎn)生歲差運(yùn)動。當(dāng)軸平行于子午線而靜止時可加以應(yīng)用。