13第十三章 豎井聯(lián)系測量與陀螺經(jīng)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(jīng)緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經(jīng)緯儀測量1 陀螺儀的結(jié)構(gòu)陀螺儀的結(jié)構(gòu) 按陀螺儀轉(zhuǎn)子所具有的轉(zhuǎn)動自由度的數(shù)目分：按陀螺儀轉(zhuǎn)子所具有的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子軸陀螺轉(zhuǎn)子軸X 垂直于陀螺轉(zhuǎn)子軸的水平軸垂直于陀螺轉(zhuǎn)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(jīng)緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經(jīng)緯儀測量1 陀螺儀的結(jié)構(gòu)陀螺儀的結(jié)構(gòu) 按陀螺儀轉(zhuǎn)子所具有的轉(zhuǎn)動自由度的數(shù)目分：按陀螺儀轉(zhuǎn)子所具有的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子軸不能繞水平軸陀螺轉(zhuǎn)子軸不能繞水平軸Y 旋轉(zhuǎn)，只能繞旋轉(zhuǎn)，只能繞X、Z軸軸旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 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(jīng)緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經(jīng)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(zhuǎn)的陀螺，在沒有外力矩的作用時，陀螺儀高速旋轉(zhuǎn)的陀螺，在沒有外力矩的作用時，陀螺儀轉(zhuǎn)子軸的方向保持不變。轉(zhuǎn)子軸的方向保持不變。2）進(jìn)動性進(jìn)動性 高速旋轉(zhuǎn)的陀螺，在外力矩作用下，陀螺儀轉(zhuǎn)子軸高速旋轉(zhuǎn)的陀螺，在外力矩作用下，陀螺儀轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生進(jìn)動現(xiàn)象。產(chǎn)生進(jìn)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(jīng)緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經(jīng)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(yùn)動角速度方向；四指與大拇指垂直。大拇指代表運(yùn)動角速度方向；四指代表運(yùn)動方向。可用來判定運(yùn)動與角速度的關(guān)系。四指代表運(yùn)動方向?？捎脕砼卸ㄟ\(yùn)動與角速度的關(guān)系。2）右手三指定則右手三指定則 拇指：進(jìn)動角速度矢量；拇指：進(jìn)動角速度矢量；食指：陀螺儀轉(zhuǎn)子的角速度矢量，動量矩矢量；食指：陀螺儀轉(zhuǎn)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(jīng)緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經(jīng)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(jìn)動性定軸性、進(jìn)動性）2）地球的自轉(zhuǎn)，產(chǎn)生重力矩）地球的自轉(zhuǎn)，產(chǎn)生重力矩 高速旋轉(zhuǎn)的陀螺，其轉(zhuǎn)軸與北方向存在轉(zhuǎn)角，產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)的陀螺，其轉(zhuǎn)軸與北方向存在轉(zhuǎn)角，產(chǎn)生進(jìn)動現(xiàn)象，自動尋北方向。進(jìn)動現(xiàn)象，自動尋北方向。2-8 2-8 陀螺的運(yùn)動方程陀螺的運(yùn)動方程第二部分第二部分 豎井聯(lián)系測量與陀螺經(jīng)緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經(jīng)緯儀測量 根據(jù)陀螺的運(yùn)動方程，可以分析：根據(jù)陀螺的運(yùn)動方程，可以分析：1）特殊地區(qū)的陀螺儀應(yīng)用現(xiàn)象

5、）特殊地區(qū)的陀螺儀應(yīng)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(jīng)緯儀的要求）在工程測量中對陀螺經(jīng)緯儀的要求 減輕設(shè)備的重量；減輕設(shè)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(jīng)緯儀陀螺經(jīng)緯儀第二部分第二部分 豎井聯(lián)系測量與陀螺經(jīng)緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經(jīng)緯儀測量 1、陀螺儀指北的原理是著名的法國物理學(xué)家、陀螺儀指北的原理是著名的法國物理學(xué)家L.付科付科1852年提出的，由于技術(shù)條件的限制，到年提出的，由于技術(shù)條件的限制，到

6、20世紀(jì)初才世紀(jì)初才應(yīng)用在航海中，應(yīng)用在航海中，20世紀(jì)世紀(jì)50年代應(yīng)用到工程測量領(lǐng)域。年代應(yīng)用到工程測量領(lǐng)域。2、陀螺經(jīng)緯儀的組成：、陀螺經(jīng)緯儀的組成：陀螺儀陀螺儀 +經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀 =陀螺經(jīng)緯儀陀螺經(jīng)緯儀 3、陀螺經(jīng)緯儀在工程測量中的應(yīng)用，目前主要由一、陀螺經(jīng)緯儀在工程測量中的應(yīng)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(jīng)緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經(jīng)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(zhuǎn)點(diǎn)讀數(shù)利用陀螺自擺曲線，根據(jù)左、右逆轉(zhuǎn)點(diǎn)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(jīng)緯儀觀測陀螺北方向的方法陀螺經(jīng)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(jīng)緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經(jīng)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(zhuǎn)點(diǎn)法逆轉(zhuǎn)點(diǎn)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(zhuǎn)點(diǎn)法，取逆轉(zhuǎn)點(diǎn)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(jīng)緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經(jīng)緯儀測量1 1、陀螺經(jīng)緯儀陀螺經(jīng)緯儀儀器常數(shù)儀器常數(shù)產(chǎn)生的原因產(chǎn)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(shí)測在一已知地理方位角的邊上實(shí)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(jīng)緯儀的應(yīng)用陀螺經(jīng)緯儀的應(yīng)用第二部分第二部分 豎井聯(lián)系測

9、量與陀螺經(jīng)緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經(jīng)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(jìn)行定向測量，進(jìn)行定向測量，由由陀螺經(jīng)緯儀觀測得陀螺陀螺經(jīng)緯儀觀測得陀螺方位角方位角 ，圖中，圖中，0m已知坐標(biāo)方位角已知坐標(biāo)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(jīng)緯儀的應(yīng)用陀螺經(jīng)緯儀的應(yīng)用第二部分第二部分 豎井聯(lián)系測量與陀螺經(jīng)緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經(jīng)緯儀測量 地下，選擇一條定向邊進(jìn)行測量，由地下，選擇一條定向邊進(jìn)行測量，由陀螺經(jīng)緯儀觀測陀螺經(jīng)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(jīng)緯儀的應(yīng)用陀螺經(jīng)緯儀的應(yīng)用第二部分第二部分 豎井聯(lián)系測量與陀螺經(jīng)緯儀測量豎井聯(lián)系測量與陀螺經(jīng)緯儀測量 由地面與地下由地面與地下陀螺經(jīng)緯儀的觀測，可以實(shí)現(xiàn)高精度的陀螺經(jīng)緯儀的觀測，可以實(shí)現(xiàn)高精度的定向傳遞：定向傳遞：)(00mm