Définitions et principes
Gyroscopes mécaniques vibrants

Définitions

• Un gyroscope est un appareil capable de fournir une direction physique de référence et, corrélativement, une information de rotation angulaire, sous forme d’un écart angulaire, ou d’un angle total (whole angle en anglo-saxon) compris entre 0 et 360, vis-à-vis d’un référentiel absolu ou « inertiel ».

• Un gyromètre est un appareil capable de fournir une information de vitesse angulaire, vis-à-vis d’un référentiel absolu (c’est-à-dire fixe par rapport aux étoiles).

• Dans un certain nombre de cas, un même appareil peut être capable de fonctionner en gyroscope ou en gyromètre.

Principes utilisés en gyroscopie

• Un gyroscope (mesureur d’angle) utilise fondamentalement la propriété caractéristique d’inertialité (fixité dans l’espace absolu), totale ou partielle, de certains phénomènes physiques. À la base, c’est une mémoire de direction géométrique et matérielle dans l’espace. Avec l’utilisation d’un moyen approprié appelé détecteur angulaire, il est capable de fournir une information d’écart angulaire entre le référentiel du boîtier du gyroscope et cette direction de référence. Les phénomènes utilisés sont pour l’essentiel, de nature mécanique ou de nature optique.

  En gyroscopie mécanique, depuis les démonstrations de Léon Foucault, respectivement en février 1851 et septembre 1852, on sait que le plan d’oscillation d’un pendule (on parlera plus loin d’un résonateur mécanique), ou l’axe d’une toupie en rotation rapide ont la propriété de conserver une direction fixe dans l’espace inertiel. Les appareils gyroscopiques, basés sur l’utilisation de ces principes, nécessitent généralement un moteur pour entretenir un état permanent de l’élément sensible (amplitude de la vibration, vitesse de rotation de la toupie) et compenser les pertes internes, par frottement, du dispositif. La qualité de l’appareil ainsi constitué, composé d’un boîtier, d’un élément sensible, d’un moteur et d’un détecteur angulaire, est caractérisé...