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陀螺儀有什麽作用?

陀螺儀器能提供準確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號。

陀螺儀是用高速回轉體的動量矩敏感殼體相對慣性空間繞正交於自轉軸的壹個或二個軸的角運動檢測裝置。主要部分是壹個對旋轉軸以極高角速度旋轉的轉子,轉子裝在壹支架內。利用其他原理制成的角運動檢測裝置起同樣功能的也稱陀螺儀。

陀螺儀器最早是用於航海導航,隨著科學技術的發展,它在航空和航天事業中也得到廣泛的應用。

工作原理

陀螺工作站的原理

陀螺儀高速旋轉的物體的旋轉軸,對於改變其方向的外力作用有趨向於鉛直方向的傾向。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,就產生了搖頭的運動(歲差運動)。當陀螺經緯儀的陀螺旋轉軸以水平軸旋轉時,由於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的子午線方向產生歲差運動。當軸平行於子午線而靜止時可加以應用。[3]

陀螺工作站的構造

陀螺經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。陀螺本體在裝置內用絲線吊起使旋轉軸處於水平。當陀螺旋轉時,由於地球的自轉,旋轉軸在水平面內以真北為中心產生緩慢的歲差運動。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後,陀螺經緯儀指向了真北方向,其指針由於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,並以+/-20秒的精度求得真北方向。

應用實例

3.1 隧道中心線測量

在隧道等挖掘工程中,坑內的中心線測量壹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必須有很高的測角精度和移站精度,測量中還要經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,不可能進行過多的檢測作業而遇到困難。如果使用陀螺經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(檢查點最少),是壹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緯儀測量的方法獲取方向角(根據建設省測量規範)。與天文測量比較,陀螺經緯儀測量的方法有很多優越性:對天氣的依賴少、雲的多少無關、無須復雜的天文計算、在現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

在城市或近郊地區對高層建築有日照或日影條件的高度限制。在建築申請時,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國內的壹些高校和研究所也在研發生產壹些陀螺儀,國內的壹些公司和北京中發電子市場3176代理某些陀螺儀。

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