陀螺是一个既能绕自转轴高速旋转，又能够绕其它轴旋转的物体。利用陀螺的特性制作的测量装置就是陀螺仪。能够绕2个轴旋转的陀螺称为二自由度陀螺，能够绕3个轴旋转的陀螺称为三自由度陀螺。利用陀螺的特性制作的测量仪器（或装置）就称为陀螺仪。

三自由度陀螺有一个重要的特性——定轴性。

一、定义

所谓“定轴性”，就是当陀螺转子以高速旋转时，在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时，陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变的特性。也称为稳定性。其稳定性与以下的物理量有关：

1、转子的转动惯量愈大，稳定性愈好；

2、转子角速度愈大，稳定性愈好。

所谓的“转动惯量”，是描述刚体在转动中的惯性大小的物理量。当以相同的力矩分别作用于两个绕定轴转动的不同刚体时，它们所获得的角速度一般是不一样的，转动惯量大的刚体所获得的角速度小，也就是保持原有转动状态的惯性大；反之，转动惯量小的刚体所获得的角速度大，也就是保持原有转动状态的惯性小。转动惯量的大小与转子的质量、形状等因素有关。质量越大，转动惯量就越大；沿外缘分布的物质越多，其转动惯量也越大。

二、应用

利用陀螺仪的“定轴性”，可以用来测量运动物体的姿态、稳定运动物体的运动方向，测量其方位，等等。因此，在姿态仪表、航向仪表、导航系统、飞行控制系统中都有三自由度陀螺。它广泛地应用于航空、航天、航海等领域。