13第十三章 豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量2

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1、2-72-7陀螺儀指北的原理陀螺儀指北的原理第二部分第二部分 豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量1 陀螺儀的結構陀螺儀的結構 按陀螺儀轉子所具有的轉動自由度的數(shù)目分：按陀螺儀轉子所具有的轉動自由度的數(shù)目分：1）三自由度陀螺儀三自由度陀螺儀 陀螺轉子軸陀螺轉子軸X 垂直于陀螺轉子軸的水平軸垂直于陀螺轉子軸的水平軸Y 垂直軸垂直軸ZXZY2-72-7陀螺儀指北的原理陀螺儀指北的原理第二部分第二部分 豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量1 陀螺儀的結構陀螺儀的結構 按陀螺儀轉子所具有的轉動自由度的數(shù)目分：按陀螺儀轉子所具有的轉動自由度的數(shù)目分：2）二自由度陀

2、螺儀二自由度陀螺儀 陀螺轉子軸不能繞水平軸陀螺轉子軸不能繞水平軸Y 旋轉，只能繞旋轉，只能繞X、Z軸軸旋轉旋轉 稱為稱為陀螺羅盤儀陀螺羅盤儀。XZY2-72-7陀螺儀指北的原理陀螺儀指北的原理第九章第九章 豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量2 陀螺儀的基本特性陀螺儀的基本特性 1）定軸性定軸性 高速旋轉的陀螺，在沒有外力矩的作用時，陀螺儀高速旋轉的陀螺，在沒有外力矩的作用時，陀螺儀轉子軸的方向保持不變。轉子軸的方向保持不變。2）進動性進動性 高速旋轉的陀螺，在外力矩作用下，陀螺儀轉子軸高速旋轉的陀螺，在外力矩作用下，陀螺儀轉子軸產生進動現(xiàn)象。產生進動現(xiàn)象。2-72-7陀螺

3、儀指北的原理陀螺儀指北的原理第二部分第二部分 豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量3 右手定則右手定則 1）右后定則右后定則 四指與大拇指垂直。大拇指代表運動角速度方向；四指與大拇指垂直。大拇指代表運動角速度方向；四指代表運動方向?？捎脕砼卸ㄟ\動與角速度的關系。四指代表運動方向?？捎脕砼卸ㄟ\動與角速度的關系。2）右手三指定則右手三指定則 拇指：進動角速度矢量；拇指：進動角速度矢量；食指：陀螺儀轉子的角速度矢量，動量矩矢量；食指：陀螺儀轉子的角速度矢量，動量矩矢量；中指：杠桿傾斜的角速度矢量，外力矩矢量。中指：杠桿傾斜的角速度矢量，外力矩矢量。2-72-7陀螺儀指北的原理陀螺

4、儀指北的原理第二部分第二部分 豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量4 陀螺儀指北的原因陀螺儀指北的原因 1）陀螺儀本身的基本特性（）陀螺儀本身的基本特性（定軸性、進動性定軸性、進動性）2）地球的自轉，產生重力矩）地球的自轉，產生重力矩 高速旋轉的陀螺，其轉軸與北方向存在轉角，產生高速旋轉的陀螺，其轉軸與北方向存在轉角，產生進動現(xiàn)象，自動尋北方向。進動現(xiàn)象，自動尋北方向。2-8 2-8 陀螺的運動方程陀螺的運動方程第二部分第二部分 豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量 根據(jù)陀螺的運動方程，可以分析：根據(jù)陀螺的運動方程，可以分析：1）特殊地區(qū)的陀螺儀應用現(xiàn)象

5、）特殊地區(qū)的陀螺儀應用現(xiàn)象 南北極：指向力矩為南北極：指向力矩為0，無法尋北；，無法尋北；在赤道：指向力矩最大，尋北最好。在赤道：指向力矩最大，尋北最好。2）在工程測量中對陀螺經緯儀的要求）在工程測量中對陀螺經緯儀的要求 減輕設備的重量；減輕設備的重量；提高定向精度；提高定向精度；縮短觀測所需要的時間?？s短觀測所需要的時間。2-9 2-9 陀螺經緯儀陀螺經緯儀第二部分第二部分 豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量 1、陀螺儀指北的原理是著名的法國物理學家、陀螺儀指北的原理是著名的法國物理學家L.付科付科1852年提出的，由于技術條件的限制，到年提出的，由于技術條件的限制，到

6、20世紀初才世紀初才應用在航海中，應用在航海中，20世紀世紀50年代應用到工程測量領域。年代應用到工程測量領域。2、陀螺經緯儀的組成：、陀螺經緯儀的組成：陀螺儀陀螺儀 +經緯儀經緯儀 =陀螺經緯儀陀螺經緯儀 3、陀螺經緯儀在工程測量中的應用，目前主要由一、陀螺經緯儀在工程測量中的應用，目前主要由一次定向精度和觀測時間長度的要求選擇儀器型號次定向精度和觀測時間長度的要求選擇儀器型號2-10 2-10 懸?guī)Я阄粶y定、零位校正與零位改正懸?guī)Я阄粶y定、零位校正與零位改正第二部分第二部分 豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量1、懸?guī)Я阄慌c懸?guī)ち規(guī)Я阄慌c懸?guī)ち?1 1）懸?guī)Я阄粦?/p>

7、帶零位的概念的概念 2 2）懸?guī)ちΓ簯規(guī)Я阄慌c子午線方向不一致引起的懸?guī)ちΓ簯規(guī)Я阄慌c子午線方向不一致引起的2、懸?guī)Я阄粶y定懸?guī)Я阄粶y定 利用陀螺自擺曲線，根據(jù)左、右逆轉點讀數(shù)利用陀螺自擺曲線，根據(jù)左、右逆轉點讀數(shù)3、零位校正：不同的零位校正：不同的儀器有不同的儀器有不同的校正方法校正方法4、零位改正零位改正2-11 2-11 用用陀螺經緯儀觀測陀螺北方向的方法陀螺經緯儀觀測陀螺北方向的方法第二部分第二部分 豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量 其目的在于測定子午線方向其目的在于測定子午線方向1 1、粗略定向、粗略定向 1 1）兩）兩逆轉點法逆轉點法 2 2）四分之一周

8、期法四分之一周期法2、精密定向精密定向 1 1）跟蹤）跟蹤逆轉點法，取逆轉點法，取舒勒平均值舒勒平均值 2 2）中天法（時間差法）中天法（時間差法）3）其它方法）其它方法2-12 2-12 儀器常數(shù)測定儀器常數(shù)測定第二部分第二部分 豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量1 1、陀螺經緯儀陀螺經緯儀儀器常數(shù)儀器常數(shù)產生的原因產生的原因 儀器常數(shù)儀器常數(shù)的概念的概念2、測定的方法測定的方法 在一已知地理方位角的邊上實測在一已知地理方位角的邊上實測陀螺陀螺方位角，之差方位角，之差為為儀器常數(shù)。儀器常數(shù)。2-13 2-13 陀螺經緯儀的應用陀螺經緯儀的應用第二部分第二部分 豎井聯(lián)系測

9、量與陀螺經緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量 地面上，選擇一條已知方位角的邊地面上，選擇一條已知方位角的邊ABAB，進行定向測量，進行定向測量，由由陀螺經緯儀觀測得陀螺陀螺經緯儀觀測得陀螺方位角方位角 ，圖中，圖中，0m已知坐標方位角已知坐標方位角地面子午線收斂角地面子午線收斂角儀器常數(shù)儀器常數(shù)地面地理方位角地面地理方位角000A2-13 2-13 陀螺經緯儀的應用陀螺經緯儀的應用第二部分第二部分 豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量 地下，選擇一條定向邊進行測量，由地下，選擇一條定向邊進行測量，由陀螺經緯儀觀測陀螺經緯儀觀測得陀螺得陀螺方位角方位角 ，而，而 為地下子午線收斂角，為地下子午線收斂角，儀器常數(shù)儀器常數(shù)mmA00000mmA而而所以所以)(00mm其中，其中，地面與地下地面與地下子午線收斂角的差值。子午線收斂角的差值。02-13 2-13 陀螺經緯儀的應用陀螺經緯儀的應用第二部分第二部分 豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經緯儀測量 由地面與地下由地面與地下陀螺經緯儀的觀測，可以實現(xiàn)高精度的陀螺經緯儀的觀測，可以實現(xiàn)高精度的定向傳遞：定向傳遞：)(00mm