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1、2-7陀螺仪指北的原理,第二部分 竖井联系测量与陀螺经纬仪测量,1 陀螺仪的结构 按陀螺仪转子所具有的转动自由度的数目分： 1）三自由度陀螺仪 陀螺转子轴X 垂直于陀螺转子轴的水平轴Y 垂直轴Z,X,Z,Y,2-7陀螺仪指北的原理,第二部分 竖井联系测量与陀螺经纬仪测量,1 陀螺仪的结构 按陀螺仪转子所具有的转动自由度的数目分： 2）二自由度陀螺仪 陀螺转子轴不能绕水平轴Y 旋转，只能绕X、Z轴旋转 称为陀螺罗盘仪。,X,Z,Y,2-7陀螺仪指北的原理,第九章 竖井联系测量与陀螺经纬仪测量,2 陀螺仪的基本特性 1）定轴性 高速旋转的陀螺，在没有外力矩的作用时，陀螺仪转子轴的方向保持不变。 2
2、）进动性 高速旋转的陀螺，在外力矩作用下，陀螺仪转子轴产生进动现象。,2-7陀螺仪指北的原理,第二部分 竖井联系测量与陀螺经纬仪测量,3 右手定则 1）右后定则 四指与大拇指垂直。大拇指代表运动角速度方向；四指代表运动方向。可用来判定运动与角速度的关系。 2）右手三指定则 拇指：进动角速度矢量； 食指：陀螺仪转子的角速度矢量，动量矩矢量； 中指：杠杆倾斜的角速度矢量，外力矩矢量。,2-7陀螺仪指北的原理,第二部分 竖井联系测量与陀螺经纬仪测量,4 陀螺仪指北的原因 1）陀螺仪本身的基本特性（定轴性、进动性） 2）地球的自转，产生重力矩 高速旋转的陀螺，其转轴与北方向存在转角，产生进动现象，自动
3、寻北方向。,2-8 陀螺的运动方程,第二部分 竖井联系测量与陀螺经纬仪测量,根据陀螺的运动方程，可以分析： 1）特殊地区的陀螺仪应用现象 南北极：指向力矩为0，无法寻北； 在赤道：指向力矩最大，寻北最好。 2）在工程测量中对陀螺经纬仪的要求 减轻设备的重量； 提高定向精度； 缩短观测所需要的时间。,2-9 陀螺经纬仪,第二部分 竖井联系测量与陀螺经纬仪测量,1、陀螺仪指北的原理是著名的法国物理学家L.付科1852年提出的，由于技术条件的限制，到20世纪初才应用在航海中， 20世纪50年代应用到工程测量领域。 2、陀螺经纬仪的组成： 陀螺仪 + 经纬仪 = 陀螺经纬仪 3、陀螺经纬仪在工程测量中
4、的应用，目前主要由一次定向精度和观测时间长度的要求选择仪器型号,2-10 悬带零位测定、零位校正与零位改正,第二部分 竖井联系测量与陀螺经纬仪测量,1、悬带零位与悬带扭力 1）悬带零位的概念 2）悬带扭力：悬带零位与子午线方向不一致引起的 2、悬带零位测定 利用陀螺自摆曲线，根据左、右逆转点读数 3、零位校正：不同的仪器有不同的校正方法 4、零位改正,2-11 用陀螺经纬仪观测陀螺北方向的方法,第二部分 竖井联系测量与陀螺经纬仪测量,其目的在于测定子午线方向 1、粗略定向 1）两逆转点法 2）四分之一周期法 2、精密定向 1）跟踪逆转点法，取舒勒平均值 2）中天法（时间差法） 3）其它方法,2-12 仪器常数测定,第二部分 竖井联系测量与陀螺经纬仪测量,1、陀螺经纬仪仪器常数产生的原因 仪器常数的概念 2、测定的方法 在一已知地理方位角的边上实测陀螺方位角，之差为仪器常数。,2-13 陀螺经纬仪的应用,第二部分 竖井联系测量与陀螺经纬仪测量,地下，选择一条定向边进行测量，由陀螺经纬仪观测得陀螺方位角 ，而 为地下子午线收敛角， 仪器常数,而,所以,其中， 地面与地下子午线收敛角的差值。,2-13 陀螺经纬仪的应用,第二部分 竖井联系测量与陀螺经纬仪测量,由地面与地下陀螺经纬仪的观测，可以实现高精度的定向传递：,
