5第三章联系测量-陀螺定向课案.ppt

TopCon全站仪的使用 测绘工程学院 二、陀螺仪的基本特性 自由陀螺仪在高速旋转时具有两个重要特性： ①陀螺仪自转轴在无外力矩作用时，始终指向其初始恒定方向。该特性称为定轴性。 ②陀螺仪自转轴受到外力矩作用时，将按一定的规律产生进动。该特性称为进动性。 1．地球自转及其对悬挂式陀螺仪的作用 2．陀螺仪轴对子午面的相对运动 四 陀螺经纬仪的基本结构 （二）陀螺方位角的一次测定作业过程 ①在测站上整平对中陀螺经纬仪，以一个测回测定待定边或已知边的方向值，然后将仪器大致对正北方。 ②粗略定向（测定近似北方向） 锁紧灵敏部，启动陀螺马达，待达到额定转速后，下放陀螺灵敏部，用粗略定向的方法测定近似北方向。完毕后制动陀螺并托起锁紧，将望远镜视准轴转到近似北方向位置，固定照准部。 ③测前悬带零位观测 打开陀螺照明，下放陀螺灵敏部。进行测前悬带零位观测。同时用秒表记录自摆周期T。零位观测完毕，托起并锁紧灵敏部。 ④精密定向（精密测定陀螺北） 采用有扭观测方法（如逆转点法等）或无扭观测方法（如中天法、时差法、摆幅法等）精密测定已知边或待定边的陀螺方位角。 ⑤测后悬带零位观测 ⑥以一个测回测定待定边或已知边的方向值，测前测后两次观测的方向值的互差对J2和J6级经纬仪分别不得超过10″和25″。取测前测后观测值的平均值作为测线方向值。 测前悬带零位观测 陀螺灵敏部摆动的平衡位置应与目镜分划板的零刻划线重合，该位置称为悬带零位 。 测定悬带零位时，应将经纬仪整平并固定照准部，然后下放陀螺灵敏部并从读数目镜中观测灵敏部的摆动(当陀螺仪较长时间末运转时，测定零位之前，应将马达开动几分钟预热，然后切断电源，待马达停止转动后再下放灵敏部)，在分划板上连续读三个逆转点读数a1、a2、a3 3.7 陀螺定向的精度分析 1.陀螺经纬仪定向的精度评定 陀螺经纬仪的定向精度主要以陀螺方位角一次测定中误差mT和一次定向中误差 表示。 1）陀螺方位角一次测定中误差 在待定边进行仿陀螺定向前，陀螺仪需在地面巳知坐标方位角边上测定仪器常数。按《试行规程》规定，前后共需测6次，这样就可按白塞尔公式来求算陀螺方位角一次测定中误差，即仪器常数一次测定中误差（简称一次测定中误差）。 * * * * 第三章 联系测量(2)3.6 陀螺定向3.7 陀螺定向精度分析3.8 高程联系测量 一、陀螺仪概述二、陀螺仪基本特性（重点）三、陀螺仪工作原理（重点+难点）四、陀螺经纬仪(全站仪)的基本结构五、陀螺经纬仪定向测量方法（重要） 3.6 陀螺定向 凡是绕其质量对称轴高速旋转的物体均称为陀螺 。 在没有任何外力作用，并具有三个自由度的陀螺仪称为自由陀螺仪 。由转子、内框架、外框架、支座四部分组成 三 陀螺经纬仪的工作原理 地球自转的水平分量使陀螺仪轴相对于地平面高度θ发生变化。当陀螺仪轴在子午线以东时，其向东的一端相对于地平面上升，向西的一端下降，此时产生外力矩（重力原因）。若陀螺仪转子处于高速运转，则根据进动效应，x轴有回到地平面的进动趋势，即向子午面靠近。反之，陀螺仪轴在子午线以西，也有向子午面靠近的运动，因此在地球自传作用下，x轴形成以子午面为中心的简谐摆动，其轨迹为一很扁的椭圆 。 θ为陀螺轴x轴相对于地平面仰起的角度 陀螺仪轴对子午面的相对运动示意图 陀螺全站仪 陀螺仪 全站仪 陀螺电源 1、地面已知边上测定仪器常数 假想的陀螺仪轴的稳定位置通常不与地理子午线重合，陀螺方位角与地理方位角二者之间的夹角称为仪器常数，一般用△表示 。 △=A0-αT 可以按下式求出仪器常数： 在下井定向之前，在已知边上测定仪器常数应进行2—3次，各次之间的互差对于GAK-1、JT15 等型号的仪器应小于40″。 （一）陀螺经纬仪定向的作业过程 五 陀螺经纬仪定向测量方法 各方位角及仪器常数关系图 2、在井下定向边上测定陀螺方位角 仪器安置在C′点上，可以测出C′D′边的陀螺方位角 αT ′ 。则定向边的地理方位角A为: A=αT ′+△ 测定定向边陀螺方位角应独立进行两次，其互差应小于40″ 3、仪器上井后重新测定仪器常数 仪器上井后，应在已知边上重新测定仪器常数2—3次。前后两次测定的 仪器常数，其中任意两个仪器常数的互差应小于40″，然后求出仪器常数的最或是值。 ? 白塞尔公式m=±√[vv]/（n-1）评定一次测定中误差。 4、求算子午线收敛角 地理方位角和坐标方位角的关系为： A0=α0+γ0 子午线γ0的符号由安置经纬仪的位置确定，在中央子午线 以东为正，以西为负 。 5、求算井下定向边的坐标方位角 由上述公式可得出