看视频时，不论是竖直摆放手机还是横向摆放，画面都会自动调整到适合的大小；玩游戏时移动手机的位置可以实现意想不到的设计效果；拍照时即使手部轻微抖动，也不会影响画质的清晰稳定。

想要实现上面这些功能就离不开我们手机中一个非常重要的组件-----陀螺仪。这个名字听起来甚是熟悉，他不是以前火车上经常售卖的玩具吗？那我们就从这个最经典的机械陀螺仪讲起。

当我们拉动细线，让中间的转子快速转动时，她的旋转轴总是指向一个相对固定的方向，这一物理现象被称为陀螺的定轴性，除此之外，陀螺还有一个神奇的特性，进动性。

即如果外界施加一个作用或者力矩在转子的旋转轴上，那么旋转轴并不会沿施力方向运动，而是顺着转子旋转向前90度垂直于施力方向运动。

基于以上两种特性，在陀螺的外面加上一个万象支架就会发现，无论外围的支架如何变化，高速旋转的陀螺总是稳定不变的据西汉《西京杂记》记载，早在我国古代就出现过类似的“被中香炉”，无论外面的熏球如何滚动，里面的香盂总会保持水平状态。

在此之后，相当长的一段时间里，陀螺仪只是在生活中进行着简单的应用。直到1850年，法国物理学家莱昂傅科正式提出了陀螺仪一词，它才开始走进科学的视野。其中最早应用陀螺仪的便是航海领域。

我们就假设将一个陀螺仪放置在一艘轮船上来具体讲解陀螺仪的工作原理。

第一种情况，船体发生了Roll摇晃，也就是桶滚，由于转子和其旋转轴具有较大惯性，只要不直接施加扭矩，就会保持原有姿态，而外环轴可以灵活转动，因此就会发生相对旋转。

第二种情况，船体发生了Pitch摇晃，也就是俯仰。这时，相应方向上的内环轴会发生转动，而内部的转子和旋转轴依旧会保持平衡。

糖尿病人可以吃哪些水果（糖尿病人大可以放心吃的5种水果）其实，水果中富含多种营养素，含有各种维生素和矿物质，膳食纤维等，这些营养元素可以帮助机体补充营养，增强体质，提高身体免疫力。但水果中含有葡萄糖、果糖、蔗糖，对于糖尿病患者来说，这些糖容易升高体内的血糖，并且大部分水果吃起来特别甜，因此很多糖友都

第三种情况，船体发生了Yaw摇晃，也就是偏航。转子旋转轴两端的连接头就会发生相对旋转。

综上所述，在轮船发生同滚俯仰偏航时，陀螺仪就可以通过自身的调节，让转子和旋转轴一直保持平衡，后来不仅仅是航海领域，航空航天以及军事武器中都会使用以陀螺仪为核心的惯性制导系统。

现在随着物理学的不断进步，陀螺仪的类型也越来越多，精度也日益提高，那么回到开头提到的手机陀螺仪，它到底长什么样子？又是如何放置在手机中的呢？

其实现在在电子产品中使用的并不是刻板印象中的陀螺仪，而是一种和芯片形状类似的微机电陀螺仪，它的工作原理也不再是角动量守恒，而是一种实际并不存在的力-----科里奥利力。

我们可以通过一个简单的实验进行理解，两位实验者分别坐在支架的两端，互相抛球，这时能够轻松地接到对方的球，但是一旦支架旋转起来，事情就变得不简单了。以房间为参考系，球还是直直地抛出了，但是从实验者的视角观察球走的并不是直线，而是拐了一个弯。

如果将这种偏移归结为一个外加力的作用，那么这个力就是“科里奥利力”。它和离心力一样，并不是在惯性系中真实存在的力，而是惯性作用，在非惯性系内的体现。

那么，微机电陀螺仪是如何利用科里奥利力的呢？

首先给镜像电容板施加震荡电压，使质量块被迫做径向运动，紧接着，随着陀螺仪的旋转，横向的电容板就可以测量科里奥利力带来的电容变化，又因为科里奥利力与角速度成正比，所以通过电容变化就可以计算出角速度，当然，这还只是一个轴向的运动变化，如果xyz轴都能顾及到，就能实现360度无死角测量的陀螺仪了。

陈明:宣

概念啥的咱不提了，陀螺仪多用于手机防抖，感知手机的姿势（转个身而已，别想太多。）等。陀螺仪相比较重力感应的区别在于，陀螺仪无需加速度a辅助操作。而重力感应不同，它的必须在手机产生加速度时才能工作，所以例如手机匀速旋转，重力感应虽然知道什么时候开始转什么时候停，但不知道具体转了几圈，但陀螺仪知道。所以，有无陀螺仪不影响微信“摇一摇”功能的使用，不过摇的时候可能要比没有陀螺仪的手机力度要大一些，但不至于摇到脱手的程度。附近的人功能主要是查看手机的GPS信息，而GPS信息可由手机自带GPS，基站位置判定，和网络分析三种方式获得，于陀螺仪毫无关

智能手机的功能越来越多了，其中一些智能手机功能是基本通用，比如 闹钟 、日历、 指南针 、通信录、电话本.....其中有个功能引起了人们的好奇，但却不知道它到底有什么作用，可以发挥什么样的功能，它就是陀螺仪。那么手机上面陀螺仪有什么用?相信不少人都想要更加深入的了解手机陀螺仪，想要知道手机陀螺仪带来的用处吧。

　　手机陀螺仪用途

　　第一大用途，导航。陀螺仪自被发明开始，就用于导航，先是德国人将其应用在V1、V2火箭上，因此，如果配合GPS，手机的导航能力将达到前所未有的水准。实际上，目前很多专业手持式GPS上也装了陀螺仪，如果手机上安装了相应的软件，其导航能力绝不亚于目前很多船舶、飞机上用的导航仪

　　第二大用途，可以和手机上的摄像头配合使用，比如防抖，这会让手机的拍照摄像能力得到很大的提升。

　　第三大用途，各类游戏的 传感器 ，比如飞行游戏，体育类游戏，甚至包括一些第一视角类射击游戏，陀螺仪完整监测游戏者手的位移，从而实现各种游戏操作效果。有关这点，想必用过任天堂WII的兄弟会有很深的感受

　　第四大用途，可以用作输入设备，陀螺仪相当于一个立体的鼠标，这个功能和第三大用途中的游戏传感器很类似，甚至可以认为是一种类型。

　　第五大用途，也是未来最有前景和应用范围的用途。下面重点说说。那就是可以帮助手机实现很多增强现实的功能。增强现实是近期才冒出的概念，和虚拟现实一样，是计算机的一种应用。大意是可以通过手机或者电脑的处理能力，让人们对现实中的一些物体有跟深入的了解。如果大家不理解，举个例子，前面有一个大楼，用手机摄像头对准它，马上就可以在屏幕上得到这座大楼的相关参数，比如楼的高度，宽度，海拔，如果连接到数据库，甚至可以得到这座大厦的物主、建设时间、现在的用途、可容纳的人数等等。

　　手机陀螺仪有什么用?目前手机上的陀螺仪应用最多的地方就是在游戏中，人们大多利用陀螺仪来提供体验感，把陀螺仪单做是游戏的传感器，发挥出积极有效的游戏成果，提高游戏的体验能力等。当然在了解了陀螺仪用处后，人们可以利用陀螺仪在导航、拍照等方面发挥出积极的成果，改变陀螺仪“闲置”的状态，让手机因陀螺仪运用而变得丰富多彩。

手机是硬件软件集合体，二者大家都不陌生，尤其是硬件部分，很多人都能随口说出几个——CPU处理器、扬声器、内存、马达、摄像头、各种传感器等等。不过，论及存在感，大部分人往往更关注处理器、摄像头、内存这一类的核心部件，对传感器反而知之甚少。

而作为传感器中最特别的存在，大家对“陀螺仪”就更陌生了，这名字一听就很硬核，感觉十分高大上的样子，事实上也确实如此，现代社会几乎已经离不开“陀螺仪”的参与，其普遍应用于航空、航海、军事、生活娱乐等领域，而在智能手机上更是有着向标配发展的趋势。

陀螺仪到底是什么？

陀螺仪，用百度百科的话来说：是一种基于角动量守恒的理论，来感测与维持方向的装置。通俗点讲，你可以设想一只陀螺，当它旋转起来的时候，轴体的方向是不会被改变的，哪怕受到外力影响，也会在方向上保持恒定如一，这就是角动量守恒原理。

飞行器陀螺仪示意图

而依据此理论研制而出的陀螺仪，天生具备抗拒方向改变的特性，其转轴的指向不随承载它的支架旋转而变化，因此可以用来测量方向、角速度等。

智能手机上的陀螺仪都长什么样？

传统机械陀螺仪应用广泛，不过因为转子需要与轴承直接接触，存在很大的摩擦力，所以精度会有损失，但可靠性不错，现在还被用于一些对精度要求不高的作业环境中。后来有了浮力、静电陀螺仪，可以利用悬浮力、静电磁场凭空托起转子，没有摩擦力，也带来更高的精度。

接下来陀螺仪又有了诸多发展，包括常用于导弹制导的挠性陀螺仪以及用于空间飞行器导航的激光陀螺仪等等，但不管哪一种，显然并不适合用在智能手机上，毕竟手机内部空间就那么大点，大部分陀螺仪的体积都无法满足装载需求，于是一种可以用在手机上的“小型化”传感器——MEMS（微机电）陀螺仪诞生了。

MEMS（微机电）陀螺仪

微机电陀螺仪最大的意义在于对陀螺仪用于日常生活起到了普及作用，它成本低、价格便宜、寿命久、功耗低、容易批量生产，关键是体小量轻，更符合电子元件的发展趋势，被塞进诸如手机一类的小型终端里十分合适。

主板上陀螺仪元件（图源网络）

从外观上看，手机微机电陀螺仪和一枚普通的芯片没太大区别，其通常被集成于主板之上，所以它并不是一个独立的元器件，一般拆机也不会闲的没事把陀螺仪拆下来。

微机电陀螺仪工作原理

虽然都叫“陀螺仪”，不过智能手机上的微机电陀螺仪和传统的机械陀螺仪已经是两码事了。顾名思义，陀螺仪就是一个不停转动的物体，但你没法想象怎么把这种空间结构的物体实现在微米级甚至纳米级层面上的“小型化”，更别说还需要整合成一整个单元的微型系统，因此微机电陀螺仪与传统机械陀螺仪在原理上有着很明显的不同。

微机电陀螺仪则是在传统“陀螺仪”理论的基础上，通过利用一种“科里奥利力”，在内部产生微小的电容变化，此时的电容变化就好比角速度，只要测量出电容值，就能计算出角速度，从而替代机械测量。当然，这其中的计算过程还是非常复杂的，但原理上大差不差，我们可以视之为在硅基板上完成的角速度测量。

手机上的陀螺仪有什么用？

当然，废了九牛二虎之力也要给手机装上微机电陀螺仪，自然也是有大用途的。远的不说，熟悉《和平精英》的小伙伴应该都晓得，在游戏设置中就有“陀螺仪开启/关闭”的选项卡，只不过并不是每一名玩家都知晓这个选项到底有何作用，也很少有人深究这个功能开启和不开的区别是什么。

其实，开启手游陀螺仪功能后，游戏操作就不再局限于手机屏幕了，《和平精英》的压枪操作也由原来单纯手指移动按压屏幕改成了一面按压屏幕，一面及时调整手机前倾或后仰姿势来实现，看起来很难的样子，事实上也确实如此，很多玩家开启了此项功能，但并没有发现有何不同，一般也只有经历反复练习后才有体会。

手游《狂野飙车》系列

对于手游而言，陀螺仪影响最大的非体感游戏莫属了，尤其是赛车、飞机或者体育类游戏，通过调整手机姿势便可以实现对游戏角色的精准控制，手机上下左右的摆动，镜头视角也会在3D空间里上下翻飞，带来了不错的代入感和沉浸感。

而没有陀螺仪的机型，只能感受到水平方向的转角，感受不到任意方向上的转角。所以说，几乎所有的需要感知三维空间变化的游戏，都需要用到陀螺仪。

除此之外，手机上的陀螺仪还对拍照有着至关重要的影响。拍照时，最忌讳手抖，很容易弱化成像质量，但有了陀螺仪的参与后，就能够检测出手机拍照时的运动倾向，并将手抖产生的偏差反馈给图像处理器，这个时候通过一些拍照算法，手机便可以对拍摄时产生的抖动幅度进行补偿，从而让所拍摄的画面效果更好，更清晰。

谷歌Pixel手机

这其中最典型的代表便是谷歌Pixel手机，它的电子防抖便是通过配合陀螺仪实现的。另外，OPPO Reno系列早期的一些机型也曾通过改变和提升陀螺仪灵敏度，从而快速针对剧烈抖动场景做出补偿，使得拍摄出的视频更为稳定清晰。

另外一方面，陀螺仪自被发明伊始，就一直被用于导航。比如在没有全球定位系统的二战时期，德国人的V2导弹便是靠着陀螺仪的导航，一枚枚被送到了几百公里外的伦敦，给伦敦人民造成了巨大的灾难。

V2导弹袭击伦敦

如今，大部分手机的导航系统都会采用陀螺仪+GPS相结合的导航机制，比如当通过一个隧道时，GPS导航信号可能丢失，但手机上的导航地图依旧会有路线提示，这就是陀螺仪通过感知方向和速度，模拟出的行进轨迹。

因此，陀螺仪一般只是用来辅助惯性导航而已，如果没有GPS模块，光有一个陀螺仪是没用的。但如果没有陀螺仪，配备有GPS模块的手机依旧可以进行导航，只不过导航机制发生了变化而已。

除了在游戏、拍照、导航上有着重要作用外，陀螺仪还着重提升了用户用机体验。举个例子，很多手机桌面系统支持摇一摇补齐桌面，这就是对陀螺仪的一种灵活应用；很多小伙伴经常用到的一些运动软件，其中的计步功能、轨迹显示也和陀螺仪有着密切关系；此外，用手机看VR全景视频也是必须要用到陀螺仪的。

怎么才能判断自己的手机是否配备陀螺仪？

陀螺仪这么好，那怎么才能判断自己的手机是否配备有陀螺仪呢？最简单的方式便是下载一些手机检测软件，比如安兔兔、鲁大师、手机大师等等，都可以对手机是否配备陀螺仪进行检测。

除此以外，也可以下载一些体感游戏，只要在3维空间中的可以向着任意方向移动，那么这款手机也会带有陀螺仪传感器。最后，也可以直接去手机官方网站进行查询，一般在参数介绍中都会有所提及，如果没有提到，大概率是不具备的。

华为P40支持陀螺仪（图源华为官网）

同时，微机电陀螺仪看似高大上，其实价格并不贵，大部分机型还是会配备的，只有少数千元机会碍于成本问题，选择将其阉割掉。但一般也会通过设置虚拟陀螺仪的方式，实现一些必要的功能，比如3D体感游戏等等。

结语：

手机陀螺仪虽然个头不大，也容易被大家忽略，但要说它不重要显然是有失偏颇的。如果你在购买手机时，尤其是千元机、平价机，日常又对游戏、拍照、导航比较在意，那么还是看仔细所购机型是否配备陀螺仪传感器，毕竟有和没有，在体验上多多少少还是会有一些差异的。

总之，陀螺仪传感器是手机上一款很重要的元器件，它的存在，是对手机某些方面体验的一个升级。幸运的是，自从第一款搭载陀螺仪传感器的手机iPhone 4诞生以来，这个小部件正在趋向标配发展，而随着微机电陀螺仪在日常生活应用中的迅速普及，相信未来不单单在手机领域，在国防、航天、汽车、物联网、可穿戴设备、无人机等等行业也会有更大的发展和突破，届时陀螺仪传感器也将发挥更多关键作用。

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