刘延柱 杨晓东(上海交通大学工程力学系，上海200240)(北京工业大学机电学院，北京100124)

藏在手机里的微型陀螺仪

刘延柱∗,1)杨晓东†∗(上海交通大学工程力学系，上海200240)†(北京工业大学机电学院，北京100124)

叙述安装在手机内的各种微型振动陀螺仪及其力学原理.

振动陀螺仪，科氏惯性力，微机电系统

手机技术的飞跃式发展堪称奇迹.20世纪笨重的“大哥大”今日已大变样，成为人手一只不可替代的随身法宝.手机的功能早已不限于通话，它能写信、阅读、录音、拍照、摄像、上网、发文件、支付、看电视，几乎无所不能.留心一下还能发现，手机的不少功能与手机的姿态和运动有关.最常见的如手机的“摇一摇”功能，图像随手机转动的功能，拍照消除手抖的功能，提供水平面的功能，纪录走路步数的功能，老年人防跌预警功能等等.还有些不常用但更复杂的功能，如自主导航的功能.要实现这些功能，手机的姿态或角速度是必不可少的信息，它们是如何量测出来的呢？

在飞机或导弹等飞行器的导航系统里，量测姿态或角速度的核心元件是陀螺仪.传统陀螺仪就是一个旋转轴能自由改变方向的转子.转子高速旋转时可出现独特的动力学现象：无力矩作用时旋转轴在惯性空间中指向不变，有力矩作用时旋转轴朝力矩矢量的方向进动.陀螺仪的量测功能即来源于此动力学特性.如能将陀螺仪装在手机里，姿态或角速度的量测自然不成问题，但要实现这一想法……