陀螺仪可以用来测量物体的旋转状态。不像飞机、轮船等可以安装一个精密的陀螺仪，手机等电子设备由于体积小，只能使用微机械陀螺仪。微机械陀螺仪的原理和传统陀螺仪的原理是不一样的。
传统陀螺仪测量物体转动
以飞机为例，飞机内部装着一个精密的陀螺仪，它保持高速旋转。由于陀螺仪的定轴性，所以飞机倾斜时陀螺仪依然保持水平。利用这一点，就可以测算出飞机的倾斜变化，如下图所示。
微机械陀螺仪测量物体转动的原理
微机械陀螺仪主要利用科里奥利力来测量物体的转动
科里奥利力
科里奥利力，简称为科氏力，是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。
在上图中，旋转圆盘上的人（质点）认为他走的是直线，但在地面上的人来看，他走的是一条曲线，就好像受到一个向右偏转的力一样，把这种力称为科里奥利力。实际上，科里奥利力是不存在的。圆盘上的人并不受这样一个力，是因为他随圆盘运动的惯性而产生偏离直线这一现象，科里奥利力只是对这种现象的一个解释，以便于在惯性系（地面）处理问题。下文在惯性系中处理问题，为求表述简洁，统称为物体受科里奥利力
科里奥利力方向判断
科里奥利力的公式为： F = - 2mω×v
其中 ω 表示物体旋转的角速度，v 表示物体做直线运动的速度，m 表示物体的质量，F 则为物体受到的科里奥利力。ω，v，F都是有方向的，公式中的“×”是向量叉乘。ω，v，F三者两两垂直，如下图所示
一个物体的角速度方向与它的角动量方向相同，可由右手螺旋定则判断：四根手指的方向为旋转方向，大拇指的方向即为角动量的方向。
判断两个向量叉乘结果的方向可以用右手定则判断：以 a×b 为例，右手手心向上，大拇指指向a的方向，食指与大拇指垂直90度指向b的方向，抬起中指，使中指与手掌面垂直，中指所指方向即为 a×b 的方向，如下图所示
定义三个方向
物体任何的旋转都可以分解到三个垂直的方向上，分别称为pitch，roll，yaw，如下图所示
音叉结构
一般来说，如果我们可以控制物体做直线运动的速度，知道物体的质量，通过测量它在旋转时受到的科里奥利力大小，就可以计算出角速度的大小，从而知道物体的旋转状态。
要测量力，可以使用压敏电阻来把力转化为电信号
微机械陀螺仪中，实际测量的是两个物体受到的科里奥利力，如下图所示
如果用一个物体的话，科里奥利力就会给它一个水平加速度，而这样的加速度是不必要的。我们同时测量两个物体，时刻保持它们的直线速度等大反向，这样，就可以抵消掉水平加速度。实际中的结构如下图所示，形似一个音叉。
音叉的两端类似于两个物体，它们沿着同样的方向旋转，时刻保持直线运动速度等大反向。
实际结构
下图是从显微镜下观察到的实际芯片结构及对此做的受力分析。
在这张图中，可以看到四块梯形的质量块，分别位于左上、右上、左下、右下。在四块质量块后方（图中未显示出来），均有一个驱动它们振动（产生直线运动速度）的振动发生器（Drive），使相对方向的两个质量块时刻保持等大反向的直线速度。
测定pitch
利用左上和右下的质量块来测定pitch方向的旋转。如图，绿色的箭头表示角速度的方向，蓝色的箭头表示直线运动速度，红色箭头表示受力方向（下同）。质量块下面有压敏电阻，可以测出力的大小，进而算出角速度大小 ωpitch。
测定roll
和pitch的测定方法同理，利用的是左下和右上的质量块，质量块下面有压敏电阻，可以测出力的大小，进而算出角速度大小 ωroll。
测定yaw
此时，旋转的角速度方向垂直于这个平面，利用左下和右上的质量块来测定，受力方向与平面平行，所以不能用质量块下方的压敏电阻来测定，而应该用图中紫色标记出来的部分来测定力的大小，最终算出 ωyaw。
合成
将ωpitch，ωroll，ωyaw进行合成，就得到了物体整体的旋转状态。
放大更小的倍数
下图是一张放大倍数更小的微机械陀螺仪实际结构，从图中我们可以看到四个质量块，Drive，和感应yaw方向旋转的yaw sense。
参考资料及其他
上文中所说的压敏电阻不一定是实际中使用的结构，可以理解为一个能够将力的大小转化为电信号的装置。
参考链接：