自由度是指陀螺自转轴相对于基座有两个或一个自由度。
双自由度陀螺仪的自转轴具有很高的方位稳定性,具有抵抗干扰的方位稳定性。
双自由度陀螺仪的自转轴是相对惯性空间保持方位稳定的。由于地球的自转或飞机的运动,陀螺仪自转轴逐渐偏离当地垂线,即陀螺仪不具有敏感当地垂线的特征。
摆具有敏感当地垂线的方向选择性,但没有抵抗干扰的方向稳定性;陀螺仪具有抵抗干扰的方向稳定性,但却没有敏感地垂线的地垂性。两种途径:
①使具有方向选择性的摆获得方向稳定性
从摆的特性可知,需要增大摆的自有振荡周期,使它对加速度干扰不敏感。舒拉于1923年提出,当摆的自有振荡周期等于84.4min时,便可完全消除加速度对摆的干扰;这在理论上是可行的,但实际需要摆长达到地球半径的长度,技术上无法办到。
②使具有方向稳定性的陀螺仪获得方向选择性
利用陀螺自转轴的方向和液体摆摆线的方向时刻加以比较,只要二者方向不一致,液体摆就会发出电流差信号修正陀螺,使陀螺自转轴以一定的角速度进动趋向于摆线方向,直到与摆线方向一致,从而使自转轴形成人工地垂线。