什么是陀螺罗盘?

[拼音]：tuoluo luopan

[外文]：gyrocompass

利用陀螺和摆的特性寻找和指示真北向的仪表。它不依赖地磁场，不受地区磁场和载体干扰磁场的影响，可以广泛用于航海、航空、航天和地面运载体中。

1906年前后德国H.安休兹博士发明陀螺罗盘，1908年德国生产出第一台用于航海的陀螺罗盘（又称陀螺罗经），随后美国和英国也相继研制出类似产品。

陀螺罗盘是一个具有下摆性的双自由度陀螺仪，水平放置的内环轴称倾斜轴，垂直放置的外环轴称方位轴。内环上有一摆组件（由摆和角度传感元件组成），它的敏感轴与倾斜轴平行，输出信号经放大后输送到两个轴上的力矩器，分别在倾斜轴上形成修正力矩，在方位轴（或倾斜轴）上形成阻尼力矩。其自动指示真北向的原理如下：当陀螺仪置于北半球且不考虑摆组件时，由于陀螺的定轴性(见陀螺仪)，地球的自转将使H矢端在通过地垂线且垂直于子午面的平面上的运动轨迹为一圆周(图中曲线1)。如果有摆组件，当地球自转使 H矢端从A点开始逐渐由水平面向上倾斜一个角度时，在重力作用下，摆组件将输出一个正比于倾斜角的信号，经放大后输送到倾斜轴力矩器，产生绕该轴的修正力矩，驱使H矢端向西进动，重新进入子午面。这时倾斜角和修正力矩达到最大值，使H矢端穿过子午面继续向西进动。此后地球自转使H矢端趋于水平面，倾斜角和修正力矩减小，进动变慢。当H矢端穿过水平面而低于水平面时，产生相反的修正力矩驱使H矢端向东进动。这样来回反复，造成罗盘的无阻尼振荡现象。这时H矢端的运动轨迹为一椭圆（图中曲线2）。在施加修正力矩的同时，将放大后的摆信号经衰减器输送到方位轴力矩器，产生绕该轴的阻尼力矩。当H矢端高于水平面时，有驱使其向下进动的力矩；低于水平面时，有相反的力矩。H矢端将沿一条内螺线(图中曲线3)逐渐趋向真北向。

随着陀螺仪精度的提高，陀螺罗盘已在航空、航天技术中获得应用。在导d发射前，装在惯性平台上的陀螺罗盘作为瞄准定向的基础。在飞机上应用时，飞机速度的北向分量会引起陀螺罗盘的指北误差，因此要测出飞机的地速来修正这个误差。

参考书目

萨维特编，英哲、文钊译：《陀螺仪理论和设计》，科学出版社，北京，1977。(P. H. Savet，Gyroscopes:Theory and Design，McGraw-Hill，New York，1961.)