1、第四章第四章 陀螺经纬仪定向测量陀螺经纬仪定向测量 陀螺经纬仪是将陀螺仪和经纬仪结合的仪器。陀螺经纬仪是将陀螺仪和经纬仪结合的仪器。不受时间和环境的限制，观测简单方便、效率高，不受时间和环境的限制，观测简单方便、效率高，较高的定向精度，所以是一种先进的定向仪器。较高的定向精度，所以是一种先进的定向仪器。就矿山而言，它完全可以取代国内矿山测量沿就矿山而言，它完全可以取代国内矿山测量沿用百年之久的几何定向法，克服了几何定向法要占用百年之久的几何定向法，克服了几何定向法要占用井筒而造成停产、耗费大量人力、物力和时间等用井筒而造成停产、耗费大量人力、物力和时间等缺点。缺点。陀螺经纬仪在矿山测量中可用作
2、：陀螺经纬仪在矿山测量中可用作：(1)为井下每一水平进行定向。为井下每一水平进行定向。(2)控制导线测量误差的积累。加测陀螺方位边，发控制导线测量误差的积累。加测陀螺方位边，发现粗差，减少方向误差的积累。现粗差，减少方向误差的积累。(3)矿山及地下工程大型巷道贯通定向。矿山及地下工程大型巷道贯通定向。(4)在荫蔽地区，线路、管道、隧道等工程的定向。在荫蔽地区，线路、管道、隧道等工程的定向。(5)与光电测距仪配套使用，可用极坐标法测设新点与光电测距仪配套使用，可用极坐标法测设新点和敷设高精度的光电测距和敷设高精度的光电测距陀螺定向导线。陀螺定向导线。1852年，法国物理学家傅科年，法国物理学家傅
3、科(J.B.L.Foucalt)提提出地球的自转会在陀螺仪上产生效应的设想。出地球的自转会在陀螺仪上产生效应的设想。19世纪初，研制成功陀螺罗盘作为航海导航仪世纪初，研制成功陀螺罗盘作为航海导航仪器。器。20世纪世纪50年代，研制成功液浮式矿用陀螺罗盘年代，研制成功液浮式矿用陀螺罗盘仪。仪。1960年代，在矿用陀螺罗盘仪的基础上发展成年代，在矿用陀螺罗盘仪的基础上发展成陀螺经纬仪，其中较大的改进是利用金属悬挂带把陀螺经纬仪，其中较大的改进是利用金属悬挂带把陀螺灵敏部置于空气中。下架式陀螺经纬仪。陀螺灵敏部置于空气中。下架式陀螺经纬仪。1970年代，上架式陀螺经纬仪。特点是体积小，重量年代，上架
4、式陀螺经纬仪。特点是体积小，重量轻，观测时间短，便于操作和携带，适应煤矿井下作业条件。轻，观测时间短，便于操作和携带，适应煤矿井下作业条件。如瑞士威特如瑞士威特(WILD)厂的厂的GAK-1、匈牙利英姆、匈牙利英姆(MOM)厂的厂的Gi-C11、德国芬奈、德国芬奈(Fennel)厂的厂的TK-4、中国矿业大学和徐州光、中国矿业大学和徐州光学仪器总厂联合研制的学仪器总厂联合研制的JT15等。等。20世纪世纪70年代后期，德国、瑞士、匈牙利、前苏联等年代后期，德国、瑞士、匈牙利、前苏联等国家把自动控制技术和电子计算机引进陀螺经纬仪，研制出国家把自动控制技术和电子计算机引进陀螺经纬仪，研制出自动化陀
5、螺经纬仪。如德国的自动化陀螺经纬仪。如德国的MW-77-Gyromat,瑞士的瑞士的GG1型，匈牙利的型，匈牙利的Gi-B3、Gi-B11型，前苏联的型，前苏联的4型等。型等。1980年代，研制成数字化陀螺全站仪。它的特年代，研制成数字化陀螺全站仪。它的特点是可以直接测定测线的方位角和待定点的坐标，点是可以直接测定测线的方位角和待定点的坐标，敷设光电测距敷设光电测距陀螺定向导线，满足高精度工程测陀螺定向导线，满足高精度工程测量的要求。如日本索佳的量的要求。如日本索佳的GP1型就是这类仪器。型就是这类仪器。激光陀螺激光陀螺 光纤陀螺光纤陀螺 全自动数字化陀螺全自动数字化陀螺 惯性系统惯性系统 二
6、、二、自由陀螺的特性自由陀螺的特性 没有任何外力作用，并具有三个自由度的陀没有任何外力作用，并具有三个自由度的陀螺仪称做自由陀螺仪。螺仪称做自由陀螺仪。自由陀螺的模型及原理：自由陀螺的模型及原理：自由陀螺仪有两个特性，具体如下：自由陀螺仪有两个特性，具体如下：(1)陀螺轴在不受外力矩作用时，它的方向始终指向陀螺轴在不受外力矩作用时，它的方向始终指向初始恒定方位，即所谓初始恒定方位，即所谓定轴性定轴性；(2)陀螺轴在受外力作用时，将产生非常重要的陀螺轴在受外力作用时，将产生非常重要的效应效应“进动进动”，即所谓，即所谓进动性进动性。陀螺轴在受外力作用时，以最小角度向外力矩陀螺轴在受外力作用时，以
7、最小角度向外力矩方向进动。方向进动。通过实验还可以得出：进动的角速度通过实验还可以得出：进动的角速度P的大小的大小与外加力矩与外加力矩MB成正比，与陀螺仪的动量矩成正比，与陀螺仪的动量矩H成反比，成反比，即即通常用通常用右手定则右手定则来表示它们之间的方向关系。来表示它们之间的方向关系。pBMH 根据研究表明，由于轴承间摩擦力矩所引起的根据研究表明，由于轴承间摩擦力矩所引起的主轴的进动是没有规律的。目前用于定向的陀螺仪主轴的进动是没有规律的。目前用于定向的陀螺仪是采用两个完全的自由度和一个不完全的自由度，是采用两个完全的自由度和一个不完全的自由度，也称为两个半自由度的所谓钟摆式陀螺仪。也称为两
8、个半自由度的所谓钟摆式陀螺仪。如果把自由陀螺仪的重心从中心下移，即在自如果把自由陀螺仪的重心从中心下移，即在自由陀螺仪轴上加以悬重由陀螺仪轴上加以悬重Q，则陀螺仪灵敏部的重心，则陀螺仪灵敏部的重心由中心由中心O下移到下移到O1点，此时它具有两个完全的自由点，此时它具有两个完全的自由度和一个不完全的自由度。因为它的灵敏部和钟摆度和一个不完全的自由度。因为它的灵敏部和钟摆相似相似(重心位于过中心的铅垂线上，且低于中心重心位于过中心的铅垂线上，且低于中心)，所以称为钟摆式陀螺仪。如果用悬挂带悬挂起来，所以称为钟摆式陀螺仪。如果用悬挂带悬挂起来，陀螺既能绕自身轴高速旋转，又能绕悬挂轴摆动陀螺既能绕自身
9、轴高速旋转，又能绕悬挂轴摆动(进进动动)。三、三、陀螺经纬仪工作原理陀螺经纬仪工作原理(一一)地球自转及其对陀螺仪的作用地球自转及其对陀螺仪的作用 地球以角速度地球以角速度 (周周/昼夜昼夜=7.2510-5rad/s)绕其自转轴旋转，故地球上的一切东西都随着地球转绕其自转轴旋转，故地球上的一切东西都随着地球转动。如从宇宙空间来看地轴北端，地球是在作逆时针动。如从宇宙空间来看地轴北端，地球是在作逆时针方向旋转，其旋转角速度的矢量方向旋转，其旋转角速度的矢量 沿其自转轴指向北沿其自转轴指向北端。对纬度为端。对纬度为 的地面点的地面点 而言，地球自转角速度矢而言，地球自转角速度矢量量 和当地的水平
10、面成和当地的水平面成 角，且位于过当地的子午面内。角，且位于过当地的子午面内。可分解为垂直分量可分解为垂直分量 (沿铅垂方向沿铅垂方向)和水平分量和水平分量 (沿子午线方向沿子午线方向)。E1EEPEE21 这时角速度矢量这时角速度矢量E应位于应位于OPN上，且向着北上，且向着北极极PN那一端。将那一端。将E分解成互相正交的两个分量分解成互相正交的两个分量1和和2。1叫做地球旋转的水平分量，表示地平面叫做地球旋转的水平分量，表示地平面在空间绕子午线旋转的角速度；且地平面的东半面在空间绕子午线旋转的角速度；且地平面的东半面降落，西半面升起，在地球上的观测者感到就像太降落，西半面升起，在地球上的观
11、测者感到就像太阳和其他星体的高度变化一样。地球水平分量阳和其他星体的高度变化一样。地球水平分量1的的大小为：大小为：(3-16)1cosE 分量分量2表示子午面在空间绕铅垂线亦即万向表示子午面在空间绕铅垂线亦即万向结构结构z轴旋转的角速度，并且表示子午线的北端向轴旋转的角速度，并且表示子午线的北端向西移动。这个分量称为地球旋转的垂直分量。观测西移动。这个分量称为地球旋转的垂直分量。观测者在地球上感到的正如太阳和其他星体的方位变化者在地球上感到的正如太阳和其他星体的方位变化一样。分量一样。分量2的大小为：的大小为：(3-17)2sinE 为了说明钟摆式陀螺仪受到地球旋转角速度的为了说明钟摆式陀螺
12、仪受到地球旋转角速度的影响，我们把地球旋转分量影响，我们把地球旋转分量1再分解成为两个互再分解成为两个互相垂直的分量相垂直的分量3(沿沿y轴轴)和和4(沿沿x轴轴)。分量。分量4表示表示地平面绕陀螺仪主轴旋转的角速度，其大小为：地平面绕陀螺仪主轴旋转的角速度，其大小为：(3-18)此分量对陀螺仪轴在空间的方位没有影响，所此分量对陀螺仪轴在空间的方位没有影响，所以不加考虑。以不加考虑。3coscosEa 分量分量3表示地平面绕表示地平面绕y轴旋转的角速度，其大轴旋转的角速度，其大小为：小为：(3-19)分量分量3对陀螺仪轴对陀螺仪轴x的进动有影响，所以的进动有影响，所以3叫做地转有效分量。该分量
13、使陀螺仪轴发生高度的叫做地转有效分量。该分量使陀螺仪轴发生高度的变化，向东的一端仰起变化，向东的一端仰起(因东半部地平面下降因东半部地平面下降)，向，向西的一端倾降。西的一端倾降。3cossinEa 当地球旋转时，钟摆式陀螺仪上的悬重当地球旋转时，钟摆式陀螺仪上的悬重Q将使将使主轴主轴x产生回到子午面的进动。当陀螺仪主轴产生回到子午面的进动。当陀螺仪主轴x平行平行于地平面的时刻，则悬重于地平面的时刻，则悬重Q不引起重力力矩，所以不引起重力力矩，所以对于对于x轴的方位没有影响。但在下一时刻，地平面轴的方位没有影响。但在下一时刻，地平面依角速度依角速度3绕绕y轴旋转，所以地平面不再平行于轴旋转，所
14、以地平面不再平行于x轴，轴，而与之呈某一夹角。设而与之呈某一夹角。设x轴的正端偏离子午面之东，轴的正端偏离子午面之东，那么当地平面降落后，观测者感到的是那么当地平面降落后，观测者感到的是x轴的正端轴的正端仰起至地平面之上，并与地平面呈夹角仰起至地平面之上，并与地平面呈夹角。因而悬。因而悬重重Q产生力矩使产生力矩使x轴的正端进动并回到子午面方向。轴的正端进动并回到子午面方向。反之亦然。反之亦然。若陀螺仪灵敏部重量为若陀螺仪灵敏部重量为P，且认为是集中作用于，且认为是集中作用于重心重心O1，重心，重心O1至悬挂点至悬挂点O的距离为的距离为1，则此时因地，则此时因地平面绕平面绕y轴旋转而引起的力矩为
15、：轴旋转而引起的力矩为：(3-20)顾及式顾及式(3-15)，可知这时，可知这时x轴进动的角速度为：轴进动的角速度为：(3-21)因此钟摆式陀螺仪在地转有效分量因此钟摆式陀螺仪在地转有效分量3的影响下其的影响下其主轴主轴x总是向子午面方向进动。总是向子午面方向进动。sinsinBMPlMsinPMH (二二)陀螺仪轴对地球的相对运动陀螺仪轴对地球的相对运动 由于与地球转动的同时，子午面亦在按地转由于与地球转动的同时，子午面亦在按地转铅垂分量铅垂分量2不断地变换位置。故即使某一时刻陀不断地变换位置。故即使某一时刻陀螺仪轴与地平面平行且位于子午面内，但下一时螺仪轴与地平面平行且位于子午面内，但下一
16、时刻陀螺仪轴便不再位于子午面内，因此陀螺仪轴刻陀螺仪轴便不再位于子午面内，因此陀螺仪轴与子午面之间具有相对运动的形式。当陀螺仪轴与子午面之间具有相对运动的形式。当陀螺仪轴的进动角速度的进动角速度P与角速度分量与角速度分量2相等时，则陀螺相等时，则陀螺仪轴与仪器所在地点的子午面保持相对静止，因仪轴与仪器所在地点的子午面保持相对静止，因而有：而有：sinsin;sinsinEEHMHM 因因角较小，故可写成：角较小，故可写成：(3-22)也就是说，陀螺仪轴正端自地平面仰起也就是说，陀螺仪轴正端自地平面仰起角时，角时，陀螺仪陀螺仪x轴便与子午面保持相对静止，此时的轴便与子午面保持相对静止，此时的角称
17、角称为补偿角，并以为补偿角，并以0表示。表示。sinEHM1 =0,P=0 12 ,P ,P 2 3=max,P=max 34 ,P ,P 24=0,P=2 45 5 566 61 (三三)陀螺仪轴的进动方程陀螺仪轴的进动方程 为了对陀螺仪轴的摆动规律有一个比较全面为了对陀螺仪轴的摆动规律有一个比较全面的理解，就需要建立陀螺仪轴的运动方程。陀螺的理解，就需要建立陀螺仪轴的运动方程。陀螺仪轴的运动略去非线性项可用近似的微分方程来仪轴的运动略去非线性项可用近似的微分方程来表示：表示：(6)3cossincosEEdaadtsinBPMdaplMdtHHH 四、四、陀螺经纬仪的基本结构陀螺经纬仪的基
18、本结构 目前上架悬挂式陀螺经纬仪的型号很多，在目前上架悬挂式陀螺经纬仪的型号很多，在国际上比较有代表性的有国际上比较有代表性的有GAK-1、Gi-C11、TK4等，等，我国则有我国则有JT15、FT90等。虽然在具体的构造上各等。虽然在具体的构造上各有特点，但在总体结构上却基本类似。这里以有特点，但在总体结构上却基本类似。这里以JT15为例，说明陀螺经纬仪的基本结构。为例，说明陀螺经纬仪的基本结构。JT15陀陀螺经纬仪是由螺经纬仪是由陀螺仪、经纬仪、便携式陀螺电源箱陀螺仪、经纬仪、便携式陀螺电源箱及三脚架及三脚架等四部分组成。等四部分组成。(一一)陀螺仪的基本结构陀螺仪的基本结构 陀螺的核心是
19、陀螺马达，它装在密封的充氢的陀螺的核心是陀螺马达，它装在密封的充氢的陀螺房中，通过悬挂柱由悬挂带悬挂起来，用两根陀螺房中，通过悬挂柱由悬挂带悬挂起来，用两根导流丝导流丝12和悬挂带和悬挂带1及旁路结构给其供电。在悬挂及旁路结构给其供电。在悬挂柱上装有反光镜。它们共同构成了陀螺灵敏部。与柱上装有反光镜。它们共同构成了陀螺灵敏部。与陀螺仪支承壳体固连在一起的光标线，经反射棱镜、陀螺仪支承壳体固连在一起的光标线，经反射棱镜、反光镜反射后，再通过物镜成像在目镜分划板反光镜反射后，再通过物镜成像在目镜分划板5上，上，从而构成了反射式光学系统从而构成了反射式光学系统。转动仪器外部的手轮，。转动仪器外部的手
20、轮，通过凸轮带动锁紧限幅机构的升降，使陀螺灵敏部通过凸轮带动锁紧限幅机构的升降，使陀螺灵敏部托起托起(锁紧锁紧)或下放或下放(摆动摆动)。仪器外壳仪器外壳14内壁和底部装有磁蔽罩，用于防内壁和底部装有磁蔽罩，用于防止外界磁场的干扰。陀螺仪和经纬仪的连接，靠经止外界磁场的干扰。陀螺仪和经纬仪的连接，靠经纬仪上部的桥形支架及螺纹压环纬仪上部的桥形支架及螺纹压环8的压紧来实现。的压紧来实现。二者连接的稳定性是通过桥形支架顶部三个球形顶二者连接的稳定性是通过桥形支架顶部三个球形顶针插入陀螺仪底部三条向心针插入陀螺仪底部三条向心“V”形槽达到强制归形槽达到强制归心的。心的。(二二)经纬仪及三脚架经纬仪及
21、三脚架 采用采用J2或或J6型经纬仪及通用三脚架。型经纬仪及通用三脚架。(三三)陀螺电源箱陀螺电源箱 JT15陀螺经纬仪采用的马达为陀螺经纬仪采用的马达为DT4电动陀螺马达。电动陀螺马达。它要求电压它要求电压36 V、频率、频率400 Hz的三相交流电源驱动。的三相交流电源驱动。为方便现场使用，特制成便携式电源箱。为方便现场使用，特制成便携式电源箱。五、陀螺经纬仪的定向五、陀螺经纬仪的定向方法方法(一一)定向外业过程定向外业过程1.在地面已知边上测定仪器常数在地面已知边上测定仪器常数 陀螺仪轴与望远镜光轴及观测目镜分划板零线陀螺仪轴与望远镜光轴及观测目镜分划板零线代表的光轴通常不在同一竖直面中
22、，该假想的陀螺仪代表的光轴通常不在同一竖直面中，该假想的陀螺仪轴的稳定位置通常不与地理子午线重合。二者的夹角轴的稳定位置通常不与地理子午线重合。二者的夹角称为仪器常数，一般用称为仪器常数，一般用表示。陀螺仪子午线位于地理表示。陀螺仪子午线位于地理子午线的东边，子午线的东边，为正；反之，则为负。为正；反之，则为负。图3-44 陀螺仪定向示意图TCA00真北0MDCATM真北D 2.在井下定向边上测定陀螺方位角在井下定向边上测定陀螺方位角 井下定向边的长度应大于井下定向边的长度应大于50m，仪器安置在，仪器安置在C点上，可测出点上，可测出 边的陀螺方位角边的陀螺方位角 。则定。则定向边的地理方位角
23、向边的地理方位角A为：为：(3-54)TAa TaC D 测定定向边陀螺方位角应独立进行两次，其互差测定定向边陀螺方位角应独立进行两次，其互差对对GAK-1、JT15型仪器应小于型仪器应小于40 图 3-44 陀 螺 仪 定 向 示 意 图TCA00真北0MDCATM真北D 3.仪器上井后重新测定仪器常数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仪器上井后，应在已知边上重新测定仪器常数数23次。前后两次测定的仪器常数，其中任意次。前后两次测定的仪器常数，其中任意两个仪器常数的互差对两个仪器常数的互差对GAK-1、JT15型仪器应小型仪器应小于于40。然后求出仪器常数的最
24、或是值，并按白。然后求出仪器常数的最或是值，并按白塞尔公式来评定一次测定中误差。塞尔公式来评定一次测定中误差。4.求算子午线收敛角求算子午线收敛角 一般地面精密导线边或三角网边已知的是坐标一般地面精密导线边或三角网边已知的是坐标方位角方位角0，需要求算的井下定向边，也是要求出其，需要求算的井下定向边，也是要求出其坐标方位角坐标方位角，而不是地理方位角，而不是地理方位角A。因此还需要求。因此还需要求算子午线收敛角算子午线收敛角。地理方位角和坐标方位角的关。地理方位角和坐标方位角的关系为：系为：子午线收敛角子午线收敛角0的符号可由安置仪器点的位置的符号可由安置仪器点的位置来确定，即在中央子午线以东
25、为正，以西为负；其来确定，即在中央子午线以东为正，以西为负；其值可根据安置仪器点的高斯平面坐标求得。值可根据安置仪器点的高斯平面坐标求得。000Aa5.求算井下定向边的坐标方位角求算井下定向边的坐标方位角 由图由图3-44及以上公式可得：及以上公式可得：(3-56)井下定向边的坐标方位角则为：井下定向边的坐标方位角则为：(3-57)式中：式中：平平仪器常数的平均值。仪器常数的平均值。000TTAaaa TaAa 平 (二二)陀螺仪悬带零位观测陀螺仪悬带零位观测 悬带零位是指陀螺马达不转时，陀螺灵敏部受悬带零位是指陀螺马达不转时，陀螺灵敏部受悬挂带和导流丝扭力作用而引起扭摆的平衡位置，悬挂带和导
26、流丝扭力作用而引起扭摆的平衡位置，就是扭力矩为零的位置。这个位置应在目镜分划板就是扭力矩为零的位置。这个位置应在目镜分划板的零刻划线上。的零刻划线上。在陀螺仪观测工作开始之前和结束后，要作悬带在陀螺仪观测工作开始之前和结束后，要作悬带零位观测，相应称为测前零位和测后零位观测。测零位观测，相应称为测前零位和测后零位观测。测定悬挂零位时，先将经纬仪整平并固定照准部，下定悬挂零位时，先将经纬仪整平并固定照准部，下放陀螺灵敏部从读数目镜中观测灵敏部的摆动放陀螺灵敏部从读数目镜中观测灵敏部的摆动0+10-10 在分划板上连续读三个逆转点读数，估读到在分划板上连续读三个逆转点读数，估读到0.1格。同时还需
27、用秒表测定周期，即光标像穿过分划格。同时还需用秒表测定周期，即光标像穿过分划板零刻划线摆动一周的时间，其读数称为自由摆动板零刻划线摆动一周的时间，其读数称为自由摆动周期周期T3。零位观测完毕，锁紧灵敏部。零位观测完毕，锁紧灵敏部。如测前与测后悬挂零位变化在如测前与测后悬挂零位变化在0.5格以内，格以内，且自摆周期不变，则不必进行零位校正和加入改且自摆周期不变，则不必进行零位校正和加入改正。正。如零位变化超过如零位变化超过0.5格就要进行校正或加改正格就要进行校正或加改正值。因为这时用值。因为这时用“零零”线来跟踪灵敏部时悬挂带线来跟踪灵敏部时悬挂带的扭矩不完全等于零，会使灵敏部的摆动中心发的扭
28、矩不完全等于零，会使灵敏部的摆动中心发生偏移。如陀螺定向时井上、下所测得的零位有生偏移。如陀螺定向时井上、下所测得的零位有变化时，也应加入改正数。变化时，也应加入改正数。(三三)粗略定向粗略定向 在测定已知边和定向边的陀螺方位角之前，必在测定已知边和定向边的陀螺方位角之前，必 须把经须把经纬仪望远镜视准轴置于近似北方，粗略定向。纬仪望远镜视准轴置于近似北方，粗略定向。罗盘粗定向。罗盘粗定向。利用已知边的坐标方位角直接寻找近似北方。利用已知边的坐标方位角直接寻找近似北方。两个逆转点法。两个逆转点法。达到逆转点时，算近似北方在水平度盘上的读数：达到逆转点时，算近似北方在水平度盘上的读数：(3-63
29、)转动照准部，把望远镜摆在转动照准部，把望远镜摆在N读数位置，再加上仪器常读数位置，再加上仪器常数，这时视准轴就指向了近似北方。数，这时视准轴就指向了近似北方。1212Nuu (四四)精密定向精密定向 精密定向是精确测定已知边和定向边的陀螺精密定向是精确测定已知边和定向边的陀螺方位角。方位角。其方法可分为两大类：一类是仪器照准部处于其方法可分为两大类：一类是仪器照准部处于跟踪状态，即多年来国内外都采用的逆转点法；跟踪状态，即多年来国内外都采用的逆转点法；另一类是仪器照准部固定不动，其方法很多，另一类是仪器照准部固定不动，其方法很多，如中天法、时差法、摆幅法等。如中天法、时差法、摆幅法等。采用逆
30、转点法观测时，陀螺经纬仪在一个测采用逆转点法观测时，陀螺经纬仪在一个测站的操作程序如下站的操作程序如下:(1)严格整置经纬仪，架上陀螺仪，以一个测回严格整置经纬仪，架上陀螺仪，以一个测回测定测定待定或已知测线的方向值待定或已知测线的方向值，然后将仪器大致对正然后将仪器大致对正北方。北方。(2)锁紧摆动系统，启动陀螺马达，待达到额定转速锁紧摆动系统，启动陀螺马达，待达到额定转速后，下放陀螺灵敏部，进行后，下放陀螺灵敏部，进行粗略定向。粗略定向。制动陀螺制动陀螺并托起锁紧，将望远镜视准轴转到近似北方位置，并托起锁紧，将望远镜视准轴转到近似北方位置，固定照准部。把水平微动螺旋调整到行程范围的固定照准
31、部。把水平微动螺旋调整到行程范围的中间位置。中间位置。(3)打开陀螺照明，下放打开陀螺照明，下放陀螺灵敏部，进行陀螺灵敏部，进行测前测前悬带零位观测，悬带零位观测，同时用同时用秒表记录自摆周期秒表记录自摆周期T3。零位观测完毕，托起并零位观测完毕，托起并锁紧灵敏部。锁紧灵敏部。(4)启动陀螺马达，达到额定转速后，启动陀螺马达，达到额定转速后，缓慢缓慢地下放灵敏部地下放灵敏部到半脱离位置，稍停数秒钟，再全到半脱离位置，稍停数秒钟，再全部下放。如果光标像移动过快，再使用半脱离阻部下放。如果光标像移动过快，再使用半脱离阻尼限幅，使摆幅大约在尼限幅，使摆幅大约在13范围为宜。用水范围为宜。用水平微动螺
32、旋微动照准部，让光标像与分划板零刻平微动螺旋微动照准部，让光标像与分划板零刻划线随时重合，即划线随时重合，即跟踪跟踪。跟踪要做到平稳和连续，切忌跟踪不及时，跟踪要做到平稳和连续，切忌跟踪不及时，例如时而落后于灵敏部的摆动，时而又很快赶上例如时而落后于灵敏部的摆动，时而又很快赶上或超前很多，这些情况都会影响结果的精度。在或超前很多，这些情况都会影响结果的精度。在摆动到达逆转点时，连续摆动到达逆转点时，连续读取读取5个逆转点读数个逆转点读数u1、u2 u5。然后。然后锁紧灵敏部，制动陀螺马达锁紧灵敏部，制动陀螺马达。0+10-10 跟踪时，还需用秒表测定跟踪摆动周期跟踪时，还需用秒表测定跟踪摆动周
33、期T1。摆动平衡位置在水平度盘上的平均读数摆动平衡位置在水平度盘上的平均读数NT称为陀称为陀螺北方向值，用下式计算：螺北方向值，用下式计算：1312122uuNu12313TNNNN3534122uuNu2423122uuNu 陀螺仪摆动中值的互差，对陀螺仪摆动中值的互差，对JT15、GAK-1型仪型仪器应不超过器应不超过25。(5)测后零位观测测后零位观测，方法同测前零位观测。，方法同测前零位观测。(6)以一测回以一测回测定待定或已知测线的方向值测定待定或已知测线的方向值。测前测后两次观测结果的互差对测前测后两次观测结果的互差对J2和和J6级经纬级经纬仪分别不得超过仪分别不得超过10和和25
34、。取测前测后两测回的平。取测前测后两测回的平均值作为测线方向值。均值作为测线方向值。2.中天法中天法 此法要求起始近似定向达到此法要求起始近似定向达到15以内。在整以内。在整个观测过程中，经纬仪照准部都固定在这个近似个观测过程中，经纬仪照准部都固定在这个近似北方向上。中天法陀螺仪定向时一个测站的操作北方向上。中天法陀螺仪定向时一个测站的操作程序如下程序如下:(1)严格整置经纬仪，以一个测回严格整置经纬仪，以一个测回测定待定或测定待定或已知测线的方向值已知测线的方向值。然后将仪器大致对正北方。然后将仪器大致对正北方。(2)进行进行粗略定向粗略定向。将经纬仪照准部。将经纬仪照准部固定在近固定在近似
35、北方似北方N上上，并记录下，并记录下N值。值。(3)测前零位观测测前零位观测。(4)启动陀螺马达启动陀螺马达，下放灵敏部下放灵敏部，经，经限幅限幅，使光标像，使光标像摆幅不超过目镜视场。然后按下列顺序进行观测：摆幅不超过目镜视场。然后按下列顺序进行观测：指标线指标线经过分划板零刻线时启动秒表经过分划板零刻线时启动秒表，读取读取t1；指标线指标线到达逆转点到达逆转点时，在分划板上时，在分划板上读取摆幅读读取摆幅读数数aE 指标线指标线返回零刻线时读出秒表上读数返回零刻线时读出秒表上读数t2；(五五)陀螺经纬仪定向时的注意事项陀螺经纬仪定向时的注意事项 陀螺经纬仪是以动力原理论为基础的光、机、陀螺经纬仪是以动力原理论为基础的光、机、电结合的精密仪器。工作时，陀螺灵敏部具有较大电结合的精密仪器。工作时，陀螺灵敏部具有较大的惯性，必须注意合理使用，妥善保管，才能保持的惯性，必须注意合理使用，妥善保管，才能保持仪器的精度和寿命。在使用时，应根据仪器的性能仪器的精度和寿命。在使用时，应根据仪器的性能及指标注意一些事项。及指标注意一些事项。
