手机陀螺仪有什么用?当我们开启安兔兔检测手机硬件的时候,经常能发现在传感器一栏中有一个叫陀螺仪传感器的东西。这个东西在手机上主要是用来检测手机姿态的,我们玩体感游戏少不了它,一些手机拍照时候的防抖也要用到它。
不过,这个看似普及的东西来历其实非常高大上,它到底是个什么东西呢?我们来看一下。
一、陀螺仪的发明
现在手机里面的陀螺仪传感器已经进化成一块小小的芯片了,但是在陀螺仪出现的时候,它确是一个机械装置。
目前,人们普遍认为是1850年法国的物理学家莱昂·傅科(J.Foucault)为了研究地球自转,发明了陀螺仪。那个时代的陀螺仪可以理解成把一个高速旋转的陀螺放到一个万向支架上面,这样因为陀螺在高速旋转时保持稳定,人们就可以通过陀螺的方向来辨认方向,确定姿态,计算角速度。
万向支架可以保证无论怎么转动,陀螺都不会倒,万向支架这个东西最早可以追溯到中国几千年前的香炉。
陀螺仪发明以后,首先被用在航海上(当年还没有发明飞机),后来被用在航空上。因为飞机飞在空中,是无法像地面一样靠肉眼辨认方向的,而飞行中方向都看不清楚危险性极高,所以陀螺仪迅速得到了应用,成为飞行仪表的核心。
到了第二次世界大战,各个国家都玩命的制造新式武器,德国人搞了飞弹去炸英国,这是今天导弹的雏形。从德国飞到英国,千里迢迢怎么让飞弹能飞到,还能落到目标呢?
于是,德国人搞出来惯性制导系统。惯性制导系统采用用陀螺仪确定方向和角速度,用加速度计测试加速度,然后通过数学计算,就可以算出飞弹飞行的距离和路线,然后控制飞行姿态,争取让飞弹落到想去的地方。
二战时候,计算机也好,仪器也好,精度都是不太够的,所以德国的飞弹偏差很大,想要炸伦敦,结果炸得到处都是,颇让英国人恐慌了一阵。
不过,从此以后,以陀螺仪为核心的惯性制导系统就被广泛应用于航空航天,今天的导弹里面依然有这套东西,而随着需求的刺激,陀螺仪也在不断进化。
二、陀螺仪的进化
最早的陀螺仪都是机械式的,里面真有高速旋转的陀螺,而机械的东西对加工精度有很高的要求,还怕震动,因此机械陀螺仪为基础的导航系统精度一直都不太高。
于是,人们开始寻找更好的办法,利用物理学上的进步,发展出激光陀螺仪,光纤陀螺仪,以及微机电陀螺仪(MEMS)。