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三軸陀螺儀
角速度傳感器和加速度傳感器不壹定是陀螺儀，只是簡單的加速度計。飛機、輪船或導彈中的指示器是方向指示器，它是壹個安裝在小框架上的小飛輪(陀螺儀)，可以自由轉動。在這種裝置中，軸承的摩擦力矩很小，可以忽略不計。另壹方面，剛性結構高度對稱，其質心集中在連桿中心。這樣，當飛輪繞著自己的對稱軸高速旋轉時，無論車架的朝向如何變化，其中心軸的空間朝向都保持不變。(專業的說法是方向標的合力力矩為零，其角動量守恒。)這是方向指示器的壹個重要特征。如果在飛機上安裝三個方向指示器，三個小飛輪的轉軸相互垂直，飛行員就可以通過指向飛輪軸相對於機身的位置來確定飛機的空間方位。船上裝有方向指示器，海員可以用它來確定海船的航向。魚雷和火箭也裝有方向指示器，起到自動導航的作用。在魚雷前進過程中，方向指示器的軸向保持不變。當魚雷的航向因風浪的影響而改變時，魚雷的縱軸會與方向指示器產生偏差。此時可以啟動相關儀器改變舵角，使魚雷回到原來的航向。在火箭中，飛行方向是通過改變噴射方向來修正的。在工程上，陀螺儀是壹種可以精確確定運動物體方位的儀器。是現代航空、航海、航天和國防工業中廣泛使用的慣性導航儀器。它的發展對壹個國家的工業、國防和其他高技術的發展具有重要的戰略意義。傳統的慣性陀螺儀主要是指機械陀螺儀，對工藝結構要求高，結構復雜，精度受到多方面的制約。自20世紀70年代以來，現代陀螺儀的發展進入了壹個新階段。1976等人提出了現代光纖陀螺的基本思想。80年代以後，現代光纖陀螺發展非常迅速，與此同時，激光諧振陀螺也有了很大發展。由於光纖陀螺具有結構緊湊、靈敏度高、工作可靠等優點，在許多領域已經完全取代了傳統的機械陀螺，成為現代導航儀器中的關鍵部件。伴隨著光纖陀螺的發展，不僅有環形激光陀螺，還有現代集成振動陀螺，集成度更高，體積更小，也是現代陀螺的壹個重要發展方向。現代光纖陀螺包括幹涉型陀螺和諧振型陀螺，這兩種陀螺都是根據塞格尼克的理論發展起來的。塞格尼克理論的要點是這樣的:當光束在環形通道中傳播時，如果環形通道本身具有旋轉速度，那麽光束在通道旋轉方向上的傳播時間要比在相反方向上的傳播時間長。也就是說，當光學回路旋轉時，光學回路的光路會相對於靜止時回路的光路在不同的方向上發生變化。利用這種光路的變化，如果通過在不同方向上前進的光之間的幹涉來測量環路的旋轉速度，則可以制造幹涉型光纖陀螺儀。如果利用這種光程的變化，即通過調節光纖環路中光的諧振頻率，然後測量環路的轉速來實現環路中循環光之間的幹涉，就可以制造出諧振式光纖陀螺。從這個簡單的介紹可以看出，幹涉型陀螺儀的光程差較小，所以它要求的光源可以有較大的光譜寬度，而諧振型陀螺儀的光程差較大，所以它要求的光源必須具有良好的單色性。2010年，蘋果創新性地在新產品iPhone 4中放了壹個“三軸陀螺儀”，讓iPhone的方向感更加智能。從此，手機也像飛機壹樣有了“感應”，它能知道自己在什麽位置。
編輯手機在這壹段的應用。
近日，兩家技術研究機構對iPhone4中的新型MEMS陀螺儀進行了詳細的拍照研究，挖出了iPhone4中新型陀螺儀的壹些奧秘。這些機構還指出，這種陀螺儀設計原本計劃添加到蘋果iPad平板電腦的另壹款新產品中，但後來因為某種原因放棄了，但有可能在下壹代iPad中添加這壹功能。UBMTechInsights網站發現，iPhone4使用的陀螺儀芯片其實是意法半導體公司的產品，是壹種三軸陀螺儀芯片，而這家公司也為iPhone和iPad產品提供加速度傳感器芯片。TechInsights的高級分析師史蒂夫·比頓(Steve Bitton)發現，蘋果iPad型號的主板上有壹個空置的芯片位。空置芯片的面積剛好符合iPhone4中陀螺儀芯片的尺寸，空置芯片的位置剛好在加速度傳感器芯片旁邊，也靠近處理器芯片。這壹發現表明，蘋果原本計劃在iPad上安裝這種三軸陀螺儀，但他們最終放棄了這壹計劃。也許將來他們會把這個芯片加到iPad上。然而，iPad主板上為這壹空間預留的引腳數量與意法半導體為iPhone4開發的陀螺儀芯片並不壹致，而是與另壹家制造商InvenSense開發的類似功能芯片壹致。陀螺儀“蘋果iPad剛上市的時候，InvenSense是市場上唯壹壹家可以提供三軸數字陀螺儀芯片的廠商，所以當時蘋果可能有意選擇這家廠商的芯片。可以看出，蘋果確實計劃在iPad中加入陀螺儀芯片，但最終放棄了這個計劃。”IFixit更進壹步，對iPhone4的陀螺儀內部結構進行了拍照和分析。他們還發現，這個芯片是意法半導體制造的，芯片的包裝上印有“AGD1 2022 FP6AQ”的字樣。這個MEMS(微電機系統)陀螺儀芯片集成了壹個微電機系統，可以用來測量手機的運動方向數據。通過拍攝芯片的x光照片，研究人員發現這種芯片與意法半導體公司推出的L3G4200D非常相似。該芯片包含壹個微型磁體，在手機旋轉時產生的科裏奧利力的作用下，可以在X、Y、Z、Y、Z方向上位移。利用這個原理，可以測出手機的移動方向。芯片核心的另壹部分可以將相關的感應數據轉換成iPhone4可以識別的數字格式。此外，iFixit和Chiwporks的網站還放了壹些其他MEMS陀螺儀芯片的放大圖，感興趣的讀者可以欣賞壹下: