現(xiàn)在，當(dāng)我們開啟安兔兔檢測(cè)手機(jī)硬件的時(shí)候，經(jīng)常能發(fā)現(xiàn)在傳感器一欄中有一個(gè)叫陀螺儀傳感器的東西。這個(gè)東西在手機(jī)上主要是用來檢測(cè)手機(jī)姿態(tài)的，我們玩體感游戲少不了它，一些手機(jī)拍照時(shí)候的防抖也要用到它。

不過，這個(gè)看似普及的東西來歷其實(shí)非常高大上，它到底是個(gè)什么東西呢？我們來看一下。

一、陀螺儀的發(fā)明

現(xiàn)在手機(jī)里面的陀螺儀傳感器已經(jīng)進(jìn)化成一塊小小的芯片了，但是在陀螺儀出現(xiàn)的時(shí)候，它確是一個(gè)機(jī)械裝置。

目前，人們普遍認(rèn)為是1850年法國(guó)的物理學(xué)家萊昂·傅科（J.Foucault）為了研究地球自轉(zhuǎn)，發(fā)明了陀螺儀。那個(gè)時(shí)代的陀螺儀可以理解成把一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的陀螺放到一個(gè)萬向支架上面，這樣因?yàn)橥勇菰诟咚傩D(zhuǎn)時(shí)保持穩(wěn)定，人們就可以通過陀螺的方向來辨認(rèn)方向，確定姿態(tài)，計(jì)算角速度。

萬向支架可以保證無論怎么轉(zhuǎn)動(dòng)，陀螺都不會(huì)倒，萬向支架這個(gè)東西最早可以追溯到中國(guó)幾千年前的香爐。

陀螺儀發(fā)明以后，首先被用在航海上（當(dāng)年還沒有發(fā)明飛機(jī)），后來被用在航空上。因?yàn)轱w機(jī)飛在空中，是無法像地面一樣靠肉眼辨認(rèn)方向的，而飛行中方向都看不清楚危險(xiǎn)性極高，所以陀螺儀迅速得到了應(yīng)用，成為飛行儀表的核心。

到了第二次世界大戰(zhàn)，各個(gè)國(guó)家都玩命的制造新式武器，德國(guó)人搞了飛彈去炸英國(guó)，這是今天導(dǎo)彈的雛形。從德國(guó)飛到英國(guó)，千里迢迢怎么讓飛彈能飛到，還能落到目標(biāo)呢？

于是，德國(guó)人搞出來慣性制導(dǎo)系統(tǒng)。慣性制導(dǎo)系統(tǒng)采用用陀螺儀確定方向和角速度，用加速度計(jì)測(cè)試加速度，然后通過數(shù)學(xué)計(jì)算，就可以算出飛彈飛行的距離和路線，然后控制飛行姿態(tài)，爭(zhēng)取讓飛彈落到想去的地方。

二戰(zhàn)時(shí)候，計(jì)算機(jī)也好，儀器也好，精度都是不太夠的，所以德國(guó)的飛彈偏差很大，想要炸倫敦，結(jié)果炸得到處都是，頗讓英國(guó)人恐慌了一陣。

不過，從此以后，以陀螺儀為核心的慣性制導(dǎo)系統(tǒng)就被廣泛應(yīng)用于航空航天，今天的導(dǎo)彈里面依然有這套東西，而隨著需求的刺激，陀螺儀也在不斷進(jìn)化。

二、陀螺儀的進(jìn)化

最早的陀螺儀都是機(jī)械式的，里面真有高速旋轉(zhuǎn)的陀螺，而機(jī)械的東西對(duì)加工精度有很高的要求，還怕震動(dòng)，因此機(jī)械陀螺儀為基礎(chǔ)的導(dǎo)航系統(tǒng)精度一直都不太高。

于是，人們開始尋找更好的辦法，利用物理學(xué)上的進(jìn)步，發(fā)展出激光陀螺儀，光纖陀螺儀，以及微機(jī)電陀螺儀（MEMS）。

這些東西雖然還叫陀螺儀，但是它們的原理和傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺儀已經(jīng)完全是兩碼事了。

光纖陀螺儀利用的是薩格納克(Sagnac)效應(yīng)，通過光傳播的特性，測(cè)量光程差計(jì)算出旋轉(zhuǎn)的角速度，起到陀螺儀的作用，替代陀螺儀的功能。

激光陀螺儀也是通過算光程差計(jì)算角速度，替代陀螺儀。

微機(jī)電陀螺儀則是利用物理學(xué)的科里奧利力，在內(nèi)部產(chǎn)生微小的電容變化，然后測(cè)量電容，計(jì)算出角速度，替代陀螺儀。

iPhone和我們的智能手機(jī)里面所用的陀螺儀，就是微機(jī)電陀螺儀（MEMS）。

目前，傳統(tǒng)上的機(jī)械陀螺儀正在被淘汰，有高精度需求的地方用的是激光陀螺儀，而普及方面則是微機(jī)電陀螺儀。

因?yàn)槲C(jī)電陀螺儀（MEMS）屬于微電子產(chǎn)品，發(fā)展迅速，而且成本越來越低，所以用途越來越廣。我們的智能手機(jī)因?yàn)橛袡z測(cè)動(dòng)態(tài)的需求，于是就用上了微機(jī)電陀螺儀（MEMS）。

三、無處不在的陀螺儀

本來陀螺儀是高大上的存在，但是因?yàn)槲C(jī)電陀螺儀（MEMS）的出現(xiàn)，低成本的陀螺儀可以用在很多領(lǐng)域。

除了我們熟悉的智能手機(jī)以外，汽車上也用了很多微機(jī)電陀螺儀，在高檔汽車中,大約采用25至40只MEMS傳感器，用來檢測(cè)汽車不同部位的工作狀態(tài)，給行車電腦提供信息，讓用戶更好的控制汽車。

而在游戲機(jī)里面，各種體感操作功能的背后都是微機(jī)電陀螺儀（MEMS）。

在無人機(jī)、穿戴式設(shè)備，物聯(lián)網(wǎng)，甚至現(xiàn)在熱炒的工業(yè)4.0，互聯(lián)網(wǎng)+上面，同樣離不開它，只要是需要檢測(cè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的地方，就有微機(jī)電陀螺儀（MEMS）。

165年前，萊昂·傅科發(fā)明陀螺儀是為了科學(xué)研究。如今，這個(gè)小東西卻讓我們的生活有了翻天覆地的改變，如果沒有它，就沒有飛機(jī)，沒有火箭，沒有現(xiàn)代生活，這恐怕是他的發(fā)明者都沒有想到的。小小的陀螺儀，讓我們的世界變得更美好。

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