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    陀螺全站儀

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    陀螺全站儀是利用高速回轉體的內置陀螺進行真北方向的準確定位的高精度定向儀器,可以不依賴其他條件就能夠測定真北方向。

    陀螺全站儀簡介

    陀螺全站儀是將陀螺儀和全站儀結合在一起的儀器。它被廣泛的應用于在地鐵、隧道等方面的測量,填補了GPS、常規方法無法滿足精度需要的條件下。

    陀螺儀發展過程

      (大體可以分為三個時期)

      1)、 五十年代的液體漂浮式陀螺儀。效率很差。

      2)、六十年代的下架懸掛式陀螺經緯儀。

      3)、七十年代的上架懸掛式陀螺經緯儀。適合井下作業的特點,因為儀器體積小,重量輕,觀測時間短,便于操作和攜帶,

      90年代初期,全站儀的迅猛發展給測量領域帶來質的飛躍,開始將上架式陀螺儀架設在全站儀上,索佳現推出的GPx130R3 就屬于這一類。一次定向時間 30~60 分鐘,陀螺方位角一次測定的中誤差為±20″。這大大地提高了它的實用價值。而且當陀螺儀取下后,全站儀還可單獨使用。

      全站儀中內置陀螺儀測量程序,使定向工作更為方便。

    陀螺儀原理

    自由陀螺儀有兩個特性:

      1.陀螺軸在不受外力作用時,它的方向始終指向初始恒定方位,所謂定軸性。

      2.陀螺軸在受外力作用時,將產生非常重要效應―“進動”,所謂進動性。

      沒有任何外力作用,并具有三個自由度的陀螺儀叫做自由陀螺儀,下圖為自

      由陀螺儀的模型及原理示意圖:

      陀螺轉子安置在內環上;內環又安置在外環上。內環和外環保證了陀螺儀圍繞在相互垂直的三個旋轉軸的三個自由度:轉子繞其對稱軸 X 在內環中高速旋轉;轉子和內環一起繞水平軸 Y 在外環中旋轉;陀螺儀轉子和內外兩環一起繞豎直軸 z 在其內旋轉。其中轉子軸 x 叫做陀螺儀自轉軸或主軸,通常稱為陀螺儀軸。從軸端看,轉子按逆時針方向旋轉時,則該端為主軸的正端。內、外兩環叫做萬向結構。所以y 軸與z 軸叫做方向結構軸。陀螺儀主軸繞y軸旋轉,改變其與水平面之間的夾角,通常叫做高度的變化。陀螺儀主軸繞z軸旋轉,改變其與地物在平面內之相對位置,通常稱為方位的變化。三個軸的交點叫做陀螺儀的中心。陀螺儀的靈敏部(包括轉子和內外兩環)的重心與陀螺儀中心點重合。采用懸掛帶懸掛陀螺轉子組成一個擺,并且將這個擺內置在一個圓柱體中組成懸掛式陀螺儀,它可以架設到全站儀上。

      這個擺繞地球子午線擺動,其擺動(叫進動)可以通過一個放在該擺上的小鏡來觀察。并可在懸掛帶無轉矩的情況下,通過慢慢旋轉經緯儀進行跟蹤它(跟蹤方式) 。兩個逆轉點的進動可以通常過全站儀水平度盤讀出并且可計算出進動中心即(真北方向) 。當經緯儀視準軸與進動中心一致時,儀器望遠鏡即照準真北方向。如圖

     

    陀螺儀 注意事項

     

      1. 對陀螺儀要輕拿輕放,避免猛烈沖擊和震動;

      2. 由于電壓不同,請不要將三芯連接電纜接頭(12V) ,接在GPx130R3下部的GPx130R3外接電源接頭(6V)上。三芯電纜只能用于連接逆變器和電池(BDC7) ;

      3. 由于電池的容量僅供(對連續測量)大約3小時使用,所以建議在同一測站上所有的測量工作都結束后再關閉電源 (陀螺儀的啟動耗電量很大) ;

      4. 測量完

      5. 在打開和關閉GPx130R3之前,陀螺必須鎖緊(若能按要有折斷現象) ;

      6. 在從 GPx130R3中取出

      7. 存放GPx130R3時,鎖緊螺旋必須完全鎖緊,并在鎖緊螺旋上罩上鎖緊扣。

      8. 在10℃~40℃溫度下給電池充電,溫度越高,充電時間越長。

      9. 充電時充電器變熱是正常現象。

      10.不要用充電器連續為兩塊以上的電池充電

    陀螺方位角計算

    儀器常數的求定:

      陀螺儀軸與望遠鏡光同一豎直面中,所以假想的陀螺儀軸的穩定位置通常不與地理子午線重合,二者的夾角稱為儀器常數,一般用△表示。如果陀螺儀子午線位于地理子午線的東邊,△為正;反之,則為負。儀器常數△可以在已知方位角的精密導線邊或三角網邊上直接測出來,如圖a所示精密導線邊 CD之地理方位角為Ao.若在 C 點安置陀螺全站儀,通過陀螺運轉和觀測可求出 CD 邊的陀螺方位角 αt,可按下式求出儀器常數: △ =Ao-αt。

     

     
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