工作原理與應用 - 陀螺儀是什么?
工作原理與應用
1.陀螺工作站的原理
高速旋轉的物體的旋轉軸,對于改變其方向的外力作用有趨向于鉛直方向的傾向。而且,旋轉物體在橫向傾斜時,重力會向增加傾斜的方向作用,而軸則向垂直方向運動,就產(chǎn)生了搖頭的運動(歲差運動)。當陀螺經(jīng)緯儀的陀螺旋轉軸以水平軸旋轉時,由于地球的旋轉而受到鉛直方向旋轉力,陀螺的旋轉體向水平面內(nèi)的子午線方向產(chǎn)生歲差運動。當軸平行于子午線而靜止時可加以應用。
2.陀螺工作站的構造
陀螺經(jīng)緯儀的陀螺裝置由陀螺部分和電源部分組成。此陀螺裝置與全站儀結合而成。陀螺本體在裝置內(nèi)用絲線吊起使旋轉軸處于水平。當陀螺旋轉時,由于地球的自轉,旋轉軸在水平面內(nèi)以真北為中心產(chǎn)生緩慢的歲差運動。旋轉軸的方向由裝置外的目鏡可以進行觀測,陀螺指針的振動中心方向指向真北。利用陀螺經(jīng)緯儀的真北測定方法有“追尾測定”和“時間測定”等。
追尾測定[反轉法]
利用全站儀的水平微動螺絲對陀螺經(jīng)緯儀顯示歲差運動的刻度盤進行追尾。在震動方向反轉的點上(此時運動停止)讀取水平角。如此繼續(xù)測定之,求得其平均震動的中心角。用此方法進行20分鐘的觀測可以求得+/-0。5分的真北方向。
時間測定[通過法]
用追尾測定觀測真北方向后,陀螺經(jīng)緯儀指向了真北方向,其指針由于歲差運動而左右擺動。用全站儀的水平微動螺絲對指針的擺動進行追尾,當指針通過0點時反復記錄水平角,可以提高時間測定的精度,并以+/-20秒的精度求得真北方向。
3. 陀螺全站儀的應用實例
3.1 隧道中心線測量
在隧道等挖掘工程中,坑內(nèi)的中心線測量一般采用難以保證精度的長距離導線。特別是進行盾構挖掘(shield tunnel)的情況,從立坑的短基準中心線出發(fā)必須有很高的測角精度和移站精度,測量中還要經(jīng)常進行地面和地下的對應檢查,以確保測量的精度。特別是在密集的城市地區(qū),不可能進行過多的檢測作業(yè)而遇到困難。如果使用陀螺經(jīng)緯儀可以得到絕對高精度的方位基準,而且可減少耗費很高的檢測作業(yè)(檢查點最少),是一種效率很高的中心線測量方法。
3.2 通視障礙時的方向角獲取
當有通視障礙,不能從已知點取得方向角時,可以采用天文測量或陀螺經(jīng)緯儀測量的方法獲取方向角(根據(jù)建設省測量規(guī)范)。與天文測量比較,陀螺經(jīng)緯儀測量的方法有很多優(yōu)越性:對天氣的依賴少、云的多少無關、無須復雜的天文計算、在現(xiàn)場可以得到任意測線的方向角而容易計算閉合差。
3.3 日影計算所需的真北測定
在城市或近郊地區(qū)對高層建筑有日照或日影條件的高度限制。在建筑申請時,要附加日影圖。此日影圖是指,在冬至的真太陽時的8點到16點為基準,進行為了計算、圖面繪制所需要的高精度真北方向測定。使用陀螺經(jīng)緯儀測量可以獲得不受天氣、時間影響的真北測量。
4,陀螺儀的各種品牌及購買途徑;
美國ADI公司 TI公司 ST公司 俄羅斯 Fizoptika 挪威SENSONOR公司 日本Silicon美國BEI村田 EPSON
美國CrossbowKVH國內(nèi)的一些高校和研究所也在研發(fā)生產(chǎn)一些陀螺儀,國內(nèi)的一些公司和北京中發(fā)電子市場3176代理某些陀螺儀
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( 發(fā)表人:電子大兵 )