第二章 电罗经 安许茨20型陀螺罗经1
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03双转子陀螺罗经(安) (1)
5）加速启动装置：缩短启动时间的设备 ——斯伯利37型罗经 6）压降自动保护系统：用来自动控 制随动系统以保护罗经 ——阿玛勃朗10型罗经
3. 分罗经 1）作用：用来复示主罗经航
向的设备 2）种类：
① 航向分罗经：置于所需航向示度处，读取航向 ② 方位分罗经：驾驶室外左右两侧对称船舶首尾 线安装，测目标方位 3）组成： ① 同步接收器：接收主罗经送来的航向信号 ② 粗细刻度盘：读取航向 ③ 手调匹配器：将分罗经航向调与主罗经航向读数一致
陀 内 重
二、随动部分 跟踪灵敏部分一起转动，使航向刻度盘0-180线与（图片）
主轴始终保持一致，并通过支承液体向陀螺球供电。
1. 随动球：不密封，对流均热；电木柱、有机玻璃； 顶、底、赤道、随动电极；
2. 中心导杆、蜘蛛架
3. 汇电环：6 个环； 4、5、6环→27、28、29号螺钉→顶、底、赤道电极； 随动电极→30、31号螺钉→2、3环→放大器→方位电 机 4. 方位齿轮：与汇电环上托板固连 5. 航向刻度盘：
四. 温控系统
组成：微动开关、乙醚管、加热器、电风扇、蜂鸣器
图片 工作温度： T＜49 加热器工作 T = 49 加热器停止工作 T = 52 电风扇工作，冷却 降温 T = 57 电风扇工作，蜂鸣器报警，应采取措施 T = 60 停机检修
第三节 使用与保养
一. 使用 应避免频繁开关机，一般停靠码头时间不长不关机。 开航前 4～5小时启动，上次关机停泊码头航向未变 可2～3小时。 1.启动前的检查 1）电源开关、随动开关是否位于断开（0）位置。 2）各部分清洁、机械转动灵活、插头接头零部件牢固。 3）贮液缸液量是否正常。 4）各分罗经、航向记录器等航向是否与主罗经一致。 2.开机 1）接通电源操纵箱上的电源开关。 2）等20～90分钟后接通随动开关。 图片
安许茨罗经1
二、电路系统
安许茨标准20型陀螺罗经的电路分为： 电源电路 随动系统 温控系统 信号检测系统。 电路系统除电源系统外，各种功能的实现都是由不同的传感 器检测输出不同的信号，由主控制器进行处理来实现。
1.电源系统 安许茨标准20型陀螺罗经的电源系统主要由： 直流稳压电路； 55V400Hz逆变器组成。
紧凑型配置：
组合型配置：
主要技术指标：
1.精度（accuracies）
稳定点误差（settle point error）
静态误差（static error） 动态误差（dynamic error）
≤±0.1°×secφ
≤±0.1°×secφ ≤±0ime）（精度在±0.2°之内）
由：随动传感器、放大器、AC/DC变换器、CPU、随动电机控制器和随动步 进电机等组成。
随动传感器是基于惠斯通电桥原理工作的信号电桥。 随动球上的随动电极和陀螺球上的赤道电极间的液体电阻R1，R2，组成信 号电桥的活动臂，对称变压器M1的初级绕组组成信号电桥的固定臂，电源由 55V400Hz陀螺电源供給。 当随动球与陀螺球在方位上出现偏 角时，两液体电阻R1和R2即出现差值， 信号电桥失去平衡，对称变压器次级 便输出与之对应的交流随动电压信号。 信号放大后变换成直流电压信号， 信号的大小约为0.5VDC/度。直流电 压输入到CPU的模/数转换端。 CPU把输入模拟信号变换成8位数字 信号，输至随动电机控制器。 随动电机控制器把数字信号变换成模拟控制信号，输出到随动步进电机的 两个绕组，随动电机转动，通过皮带带动方位齿轮，使整个随动部分转动， 直至随动球与陀螺球在方位上对准，随动信号消失，随动电机便停止转动。
3h
70°/s 150°/s 9600 baud 24VDC
陀螺罗经指北原理
a rv
=
V cos C
Rewe cos?
1.仅取决于航速（V）、航向（C）、和地理纬度（ ? ）， 与罗经结构参数无关。任何罗经均会产生速度误差。
2.随船速（V） 、纬度（ ? ）的增大而增大。
3.航向偏北，αrv>0, 西误差； 航向偏南， αrv<0, 东误差。
4 . 东西航向无误差，南北航向误差最大。
第二章 陀螺罗经误差及其消除
第二节 速 度 误 差(speed error)
五、速度误差的消除
V3
u2 r
V2
V1
（W ）
V3
u2 r
V2
V1`
1.查表法： 2.外补偿法：移动刻度盘。 3.内补偿法：施加补偿力矩。
?可施加垂直轴补 偿力矩，产生V1` （E） 以抵消V3。
第二节 冲 击 误 差(Ballistic error)
? 将右手大拇指与四指垂直，四指顺着转 动的方向朝内弯曲，则大拇指所指的方 向即是角速度向量的方向'
Z
F
H X
My Y
? 进动角速度（ w)、动量矩和外力矩三者之间是互相
垂直的，进动角速度的方向 (和大小取决于动量矩和外
力矩的方向和大小。
? Wpz = My/H
-Wpy = Mz/H
? Wpy和Wpz是陀螺仪相对于宇宙空间的绝对角速度在 OY
第二章 陀螺罗经误差及其消除
第二节 速 度 误 差(speed error)
二、船舶作恒速恒向运动时的旋转角速度及其在 地理坐标系各坐标轴上的分量；
N VN
C O
V VE E
?设船偏北航行，航速 V， 航向 C 。
VN=VCosC
电罗经
电罗经是根据陀螺原理制成的，根据陀螺在不受外力的作用下，保持空间指向不变的原理，制作成电罗经，电罗经的标准学名是陀螺罗经，只不过用电，大家就叫它电罗经。
陀螺罗经在启动的时候，其指针指北，之后便一直指北，如果偏离指北，在重力的作用下，自动修正指北。
根据陀螺马达数量及支撑马达的系统分为三大系列。
分别是安修斯，斯伯列，阿芒.勃朗。
一个陀螺马达及液体支撑马达的是安修斯，两个陀螺马达（马达轴向成直角）及液体支撑马达的是斯伯列，一个马达及没有液体支撑的是阿芒.勃朗。
不管什么牌子、什么型号，基本上是参照这三个系列来制造。
电罗经不受磁场的影响，但只能在南北纬70度以内使用，南北两极就不能使用。
关于电罗经和磁罗经电罗经（GYROCOMPASS）有主罗经（mast gyro）、分罗经（repeater）、控制箱（control unit）以及航向记录仪（course recorder）组成。
由于船舶电罗经和自动舵基本都是配套由同一个厂家提供，主罗经的安放位置一般有如下几种方式。
1。
内置式主罗经build-in自动舵内。
控制箱可以拆分后同样安装在自动舵内主罗经两侧，或者安装在驾驶室后壁。
2。
放在专门罗经房主罗经放在专用罗经房内。
罗经房一般在驾驶台同层或者下一层居多。
有甚者在下两层。
3。
分离式主罗经放置在报房或者驾控台内部（一般这种情况，大多数自动舵也为分离式）。
现今常见的电罗经产品：1。
日本产yokogawa cmz-xxx x系列（xxx表数字，如500，700，后一个x表类别，s表单套，d表双套）。
陀螺球浮于专用液体中。
液体由苯甲酸，甘油，蒸馏水按照3.2g，145ml，1.6l配比混合。
2。
日本产tokimec TG-XXXX x系列（x表意同前）。
干球，无液体。
3。
德国产retheon anschtuz std-xx （x表意同前）系列。
陀螺球浮于专用液体中。
配方记不住就不写了。
4。
其他如c-plath，sperry等产品相对来说用的和见的都比较少。
第二章陀螺罗经误差讲解
三、摇摆误差的消除：
下重式（安许茨）罗经：采用双转子。
液体连通器（斯伯利） 罗经：采用高黏度硅油。
四、基线误差：
因陀螺罗经的基线安装与船首尾线不 平行所引起的读数误差。
•特性：为固定误差，与罗经本身无关。 基线偏左舷，罗方位<真方位，东误差； 基线偏右舷，罗方位>真方位，西误差。
罗经误差的修正公式：
V
E
1
W
arv
1。北纬东偏，南纬西偏； V1 2。东升西降，全球一样。 Ｖ２
1.什么叫纬度误差？纬度误差产生的原因是什么？其 符号如何确定？
2 .有哪两种消除纬度误差的方法？两种方法下主轴稳 定位置的区别？
3 .液体连通器罗经采用的内补偿法施加的补偿力矩作 用在什么轴上？（水平轴OY上）；稳定位置是什么？
第二类冲击误差的消除：
高于和等于设计纬度时， BI与BII符号相同，B=BI+BII，
可关闭阻尼器，减小总的 冲击误差。 低于设计纬度时， BI与BII 符号相反， B=BI－BII，
不关闭阻尼器，减小总的 冲击误差。
可以将设计纬度定为60°， 则船舶大部分时间使航行在 低于设计纬度状态，因此可 以不装阻尼器 。
Φ
e
VE Re
W=VN/Re=VCosC/Re
Φ =VE/ReCos
（ Φ相对于 e很小， 可忽略不计。）
w对主轴的影响
e VN
2
W
1
使水平面北端
W
不断下沉，而主轴
指北端由于定轴性，
故产生了相对水平
面不断上升的视运
动线速度。
V3=H W =H VCosC/Re
第四节 摇 摆 误 差 及 基 线 误 差
01第罗经二章第一节(ppt文档)
船体范围内的地磁场以及罗盘范围内的船磁场 可视为均匀磁场。
二、磁铁（magnets）
磁性，物体吸引铁镍等物质的性质。 磁极：磁铁磁性最强处，磁极距端点处
为L/12，磁量|-m|=|+m|。
L/12
L/12
S
l
-m
l
N
+m
L
磁距(moment)：表示磁铁磁性的强弱。
M＝2lm （磁矩单位CGSM） 磁铁磁距为同名磁量与两磁极间距的乘积。
H = m/r2 (奥) 磁场强度是一矢量，指向磁力线的切线方向。
磁感应强度B： 磁后感 产应 生强 的度 附等 加于 磁磁场H场´的之场和强，H即º和铁磁体被磁化
B = Hº+ H´ （高Gs）（国际单位制T） B = µH µ—磁导率 均匀磁场 若在一定范围内各点的场强大小相等，方向平 行则称此范围内的磁场为均匀磁场。
航海仪器
主讲教师 王兵玲
第二章 船用磁罗经
• 磁罗经定义：利用地磁场对磁针具有吸引力
的现象而制成的一种航海指向仪器。（在罗 盘磁针与地磁场相互作用下，罗盘能指向磁 北极的航海指向仪器。）
• 特点：结构简单，性能可靠，不依赖任何外
界条件可独立工作。但受船磁场的影响，罗 盘偏离磁北会产生自差。
• 磁罗经作用：指向及定位，与陀螺罗经一起， 相辅相成，保证船舶安全航行
船用磁罗经
第一节、磁的基础知识 第二节、船用磁罗经 第三节、磁罗经的检查、保管与安装 第四节、船正平时的自差理论 第五节、倾斜自差理论 第六节、磁罗经自差校正 第七节、自差的测定和自差表计算
一 、磁基本概念
两磁极间的作用力 F（库仑定律）
F m1
m2 F
二、磁铁（magnets）
磁性，物体吸引铁镍等物质的性质。 磁极：磁铁磁性最强处，磁极距端点处
为L/12，磁量|-m|=|+m|。
L/12
L/12
S
l
-m
l
N
+m
L
磁距(moment)：表示磁铁磁性的强弱。
M＝2lm （磁矩单位CGSM） 磁铁磁距为同名磁量与两磁极间距的乘积。
H = m/r2 (奥) 磁场强度是一矢量，指向磁力线的切线方向。
磁感应强度B： 磁后感 产应 生强 的度 附等 加于 磁磁场H场´的之场和强，H即º和铁磁体被磁化
B = Hº+ H´ （高Gs）（国际单位制T） B = µH µ—磁导率 均匀磁场 若在一定范围内各点的场强大小相等，方向平 行则称此范围内的磁场为均匀磁场。
航海仪器
主讲教师 王兵玲
第二章 船用磁罗经
• 磁罗经定义：利用地磁场对磁针具有吸引力
的现象而制成的一种航海指向仪器。（在罗 盘磁针与地磁场相互作用下，罗盘能指向磁 北极的航海指向仪器。）
• 特点：结构简单，性能可靠，不依赖任何外
界条件可独立工作。但受船磁场的影响，罗 盘偏离磁北会产生自差。
• 磁罗经作用：指向及定位，与陀螺罗经一起， 相辅相成，保证船舶安全航行
船用磁罗经
第一节、磁的基础知识 第二节、船用磁罗经 第三节、磁罗经的检查、保管与安装 第四节、船正平时的自差理论 第五节、倾斜自差理论 第六节、磁罗经自差校正 第七节、自差的测定和自差表计算
一 、磁基本概念
两磁极间的作用力 F（库仑定律）
F m1
m2 F
陀螺罗经
陀螺罗经1．安许茨系列陀螺罗经开机前的检查与准备。
（10分）（口述+实操）2．读取安许茨系列陀螺罗经航向。
（10分）（实操）1．安许茨系列陀螺罗经开机步骤。
（10分）（口述+实操）2．读取安许茨系列陀螺罗经航向。
（10分）（实操）1．安许茨系列陀螺罗经关机步骤。
（10分）（口述+实操）2．读取安许茨系列陀螺罗经航向。
（10分）（实操）1．安许茨系列陀螺罗经主要开关控钮的作用。
（10分）（口述）罗经电源主开关；随动开关2．读取安许茨系列陀螺罗经航向。
（10分）（实操）1．斯伯利系列陀螺罗经开机前的检查与准备。
（10分）（口述+实操）2．读取斯伯利系列陀螺罗经航向。
（10分）（实操）1．斯伯利系列陀螺罗经开机步骤。
（10分）（口述+实操）2．读取斯伯利系列陀螺罗经航向。
（10分）（实操）1．斯伯利系列陀螺罗经关机步骤。
（10分）（口述+实操）2．读取斯伯利系列陀螺罗经航向。
（10分）（实操）1．斯伯利系列陀螺罗经主要开关控钮的作用。
（10分）（口述）罗经电源主开关；方式转换开关；旋转控钮与开关；补偿器；2．读取斯伯利系列陀螺罗经航向。
（10分）（实操）1．阿玛-勃朗系列陀螺罗经开机前的检查与准备。
（10分）（口述+实操） 2．读取阿玛-勃朗系列陀螺罗经航向。
（10分）（实操）1．阿玛-勃朗系列陀螺罗经开机步骤。
（10分）（口述+实操）2．读取阿玛-勃朗系列陀螺罗经航向。
（10分）（实操）1．阿玛-勃朗系列陀螺罗经关机步骤。
（10分）（口述+实操）2．读取阿玛-勃朗系列陀螺罗经航向。
（10分）（实操）1．阿玛-勃朗系列陀螺罗经主要开关控钮的作用。
（10分）（口述）罗经电源主开关；方位(AZIMUTH)按钮；倾斜(TILT)按钮；补偿器2．读取阿玛-勃朗系列陀螺罗经航向。
（10分）（实操）。
航海仪器课后解答
航海仪器课后复习题第一章陀螺罗经1.叙述陀螺仪的定义及其基本特性。
定义：工程上将高速旋转的对称刚体（转子）及其悬挂装置的总称叫做陀螺仪。
基本特性：定轴性进动性2.何谓平衡陀螺仪和自由陀螺仪？平衡陀螺仪：陀螺仪的中心和其几何中心相重合的陀螺仪。
自由陀螺仪：不受任何外力矩作用的平衡陀螺仪。
4.位于地球上的自由陀螺仪的视运动有何规律？如何解释其物理实质？自由陀螺仪在地球上的视运动规律：北纬东偏南纬西偏，（偏转角速度为w2）东升西降南北一样（升降角速度为w1a）物理实质：当地球自转时，在北纬子午面北点N 向西偏转，由于陀螺仪的定轴性，主轴空间指向不变，跟地球一起运动的观察者看到主轴北端在不断向东偏转。
同理在南纬，主轴指北端向西偏转。
当陀螺仪主轴指北端偏离子午面以东时，受w1 的影响，水平面东半平面下降，陀螺仪主轴的指北端相对水平面产生上升的视运动；当陀螺仪主轴的指北端偏离子午面以西时，由于水平面西半平面上升，陀螺仪主轴则产生下降视运动。
5.影响自由陀螺仪主轴不能稳定指北的主要矛盾是什么？克服该主要矛盾对自由陀螺仪影响的基本原则是什么？W2 是影响自由陀螺仪主轴不能指北的主要矛盾。
克服该矛盾对自由陀螺仪影响的基本原则是利用陀螺仪的进动性，对陀螺仪水平轴施加一个外力M ，使陀螺仪周周绕OZ 轴进动，并满足w'=M/H=w26.叙述变自由陀螺仪为摆式罗经的两种方法。
第一种是重力下移法。
将陀螺仪的重心沿垂直轴下移，时重心不与支架中心O 重合，当主轴不水平时，产生控制力矩。
根据这种方法制成的罗经称为下重式罗经。
第二种是水银器法或液体连通器法。
在平衡陀螺仪上悬挂液体连通器，液体连通器中注入适量的高比重液体（如水银或其他化学溶剂），用以产生控制力矩。
这类罗经一般被称为水银器罗经或称液体连通器罗经。
7.为何双转子摆式罗经与液体连通器罗经二者的动量矩H 的指向不同？由于地球自转，双转子摆式罗经主轴指北端偏离水平面后产生的重力控制力矩My 使陀螺仪主轴指北端向子午面北端靠拢，自动找北。
安许茨罗经资料
二、电路系统
安许茨标准20型陀螺罗经的电路分为： 电源电路 随动系统 温控系统 信号检测系统。 电路系统除电源系统外，各种功能的实现都是由不同的传感 器检测输出不同的信号，由主控制器进行处理来实现。
1.电源系统 安许茨标准20型陀螺罗经的电源系统主要由： 直流稳压电路； 55V400Hz逆变器组成。
3.随动速度（rate of follow-up） 4.随动加速度（accelerate of follow-up） 5.航向信息输出（heading signal output） 6.供电电压（supply voltage） 7.功率消耗（power consumption） 主罗经启动 主罗经正常运转时 加热器 风扇
紧凑型配置：
组合型配置：
主要技术指标：
1.精度（accuracies）
稳定点误差（settle point error）
静态误差（static error） 动态误差（dynamic error）
≤±0.1°×secφ
≤±0.1°×secφ ≤±0.4°×secφ
2.稳定时间（setting time）（精度在±0.2°之内）
中国的航海一I、II型陀螺罗经和 日本的北辰陀螺罗经等。
安许茨系列陀螺罗经属机械摆式罗经，其显著特点是： • 灵敏部分是一个双转子陀螺球， • 借助于液体的浮力和辅助支承力使其在支承液体中呈自由 悬浮状态。(液浮加上托线圈） • 采用降低球的重心的方法获得控制力矩（下重式， • 液体阻尼器产生阻尼力矩。 安许茨标准Ⅳ和4型陀螺罗经是40年代或50年代的产品，较 长时间内在船舶上得到广泛的应用。 安许茨标准20和22型陀螺罗经是90年代的最新产品，已装 备于船舶上使用。由于该产品的技术性能优越，适用范围较广 等优点，受到了安许茨产品用户的欢迎。
航海学讲义之电罗经
3）自由陀螺仪的特性
（1）定轴性(gyroscopic intertia)
比对实验说明
定轴性：高速旋转的自由陀螺仪，当不受外力矩作用时，其主轴将保持它在空间的初始方向不变。
定轴性条件：陀螺转子高速旋转；陀螺仪不受外力矩作用。
定轴性表现特征：主轴指向空间初始方向不变。
（2）进动性(gyroscopic precession)
理想自由摆动周期所对应的纬度称为陀螺罗经的设计纬度(chosen latitude)（0），设计纬度是设计罗经时所选取的一特殊纬度。例如安许茨4型罗经的设计纬度为60°。
4.使陀螺罗经稳定指北
1）使陀螺罗经稳定指北的措施
阻尼力矩(damping moment)：为了使陀螺罗经稳定指北而对陀螺仪施加的力矩。
阻尼设备(damper))（阻尼器）：陀螺罗经产生阻尼力矩的设备（器件）。
阻尼方式(damping mode)：陀螺罗经将阻尼力矩施加在陀螺仪（球）的哪一轴上
陀螺罗经的阻尼方式：水平轴阻尼方式(damping mode of horizotal axis)和垂直轴阻尼方式(damping dode of vertical axis)。
My=mgsin·a
≈mg a·
=M·
M=mga最大控制力矩
控制力矩的大小与罗经结构参数和主轴高度角有关
控制力矩M使主轴产生进动速度u2，它使主轴正端自动找北（向子午面进动）。
根据赖柴尔定理：动量矩H矢端的线速度矢量与外力矩矢量M大小相等方向相同：
=M
陀螺罗经控制力矩M使罗经主轴产生的进动速度：
2=M=M·
自由陀螺仪进动特性口诀：
陀螺仪表定向好，
进动特性最重要，
要问进动何处去？
（1）定轴性(gyroscopic intertia)
比对实验说明
定轴性：高速旋转的自由陀螺仪，当不受外力矩作用时，其主轴将保持它在空间的初始方向不变。
定轴性条件：陀螺转子高速旋转；陀螺仪不受外力矩作用。
定轴性表现特征：主轴指向空间初始方向不变。
（2）进动性(gyroscopic precession)
理想自由摆动周期所对应的纬度称为陀螺罗经的设计纬度(chosen latitude)（0），设计纬度是设计罗经时所选取的一特殊纬度。例如安许茨4型罗经的设计纬度为60°。
4.使陀螺罗经稳定指北
1）使陀螺罗经稳定指北的措施
阻尼力矩(damping moment)：为了使陀螺罗经稳定指北而对陀螺仪施加的力矩。
阻尼设备(damper))（阻尼器）：陀螺罗经产生阻尼力矩的设备（器件）。
阻尼方式(damping mode)：陀螺罗经将阻尼力矩施加在陀螺仪（球）的哪一轴上
陀螺罗经的阻尼方式：水平轴阻尼方式(damping mode of horizotal axis)和垂直轴阻尼方式(damping dode of vertical axis)。
My=mgsin·a
≈mg a·
=M·
M=mga最大控制力矩
控制力矩的大小与罗经结构参数和主轴高度角有关
控制力矩M使主轴产生进动速度u2，它使主轴正端自动找北（向子午面进动）。
根据赖柴尔定理：动量矩H矢端的线速度矢量与外力矩矢量M大小相等方向相同：
=M
陀螺罗经控制力矩M使罗经主轴产生的进动速度：
2=M=M·
自由陀螺仪进动特性口诀：
陀螺仪表定向好，
进动特性最重要，
要问进动何处去？
安许茨罗经结构介绍
罗盘支架：支撑罗 盘的部件，通常为
金属或塑料制成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
罗盘底座：固定罗 盘的部件，通常为
金属或塑料制成
罗盘保护罩：保护 罗盘的部件，通常
为透明塑料制成
罗盘的安装和调试
01
安装位置：罗盘应安装在船舶的驾驶室或导航室中，便 于观测和使用。
02
安装方式：罗盘通常采用水平安装方式，以保证其测量 精度。
03
调试方法：在安装过程中，需要对罗盘进行调试，以确保 其测量精度和准确性。
智能化：罗经技术向智能化方向发 02 展，实现自动导航和避障
集成化：罗经技术与其他导航技术 03 相结合，提高导航性能和可靠性
微型化：罗经技术向微型化方向发 04 展，降低成本和体积，提高便携性
罗经在航海领域的应用前景
导航技术：罗经在 导航领域的应用将
1 更加广泛，提高船 舶航行的安全性和 准确性。
干扰性
2
陀螺罗经：利用 陀螺仪原理测量 方向，具有抗干
扰性和稳定性
5
卫星罗经：利用 卫星信号测量方 向，具有全球性
和高精度
3
电罗经：利用电 磁波测量方向， 具有快速性和准
确性
6
惯性罗经：利用 惯性测量原理测 量方向，具有稳 定性和抗干扰性
罗经的应用领域
01
航海：确定船舶的 位置和航向
02
航空：确定飞机的 位置和航向
安许茨罗经 结构介绍
目录
01. 安许茨罗经的基本原理 02. 安许茨罗经的结构组成 03. 安许茨罗经的使用和维护 04. 安许茨罗经的发展趋势
1
安许茨罗经 的基本原理
罗经的工作原理
利用地球磁场：罗 经通过感应地球磁 场，确定船舶的位
安许茨20型陀螺罗经1
3、故障信号显示
出现故障 随动系统被切断
第一次ED1 第二次ED2 第三次ED3 第四次ED4
航向显示被取消 自动重新起动尝试
四次起动失败
显示 故障 字符
罗经 系统 关闭
故障 字符 储存
故障字符所表示的含义如下: E1: 陀螺罗经供电故障 E2: 陀螺电源故障 E3: 编码器故障 E4: 陀螺电流偏离正常值范围 E5: 随动系统故障 E6: 温度传感器故障 E7: 陀螺球高度偏离正常值范围 E8: 加热器统故障
• 电子传感器 PCB板
安许茨标准20型陀螺罗经
四、电路部分 • 电源系统 • 随动系统 • 温控系统 • 信号检测系统
---其元器件基本上都安装在电子印制电路板PCB板上
安许茨标准20型陀螺罗经
1、电源系统
• 任务: 将船舶电源变换成陀螺罗经 系统所需 要的各种电源.
• 组成: 数个稳压电路 和(55V 400HZ)逆变器.
E9: 支承液体温度>70ºC
4、切断陀螺罗经随动系统(因测试或修理需要)
切断: 步调开关B11中的开关G置于OFF 重新接通: 步调开关B11中的开关G重新置于ON
六、维护与保养
1、更换支承液体和密封圈 • 规定每三年更换一次 • 关闭罗经,约等30min,方可进行 • 230cm3蒸馏水(红色标签) 从红螺钉孔注入储藏室 • 840cm3支承液体(绿色标签) 从绿色螺钉孔注入 • 顶部测量锥体查看支承液体已注满
• 液浮+离心泵产生的 液流平衡上托力
--离心泵的作用
• 定中心 • 辅助支承上托力
返回
返回
随动部分
--组成
•随动球 • 弹性减振波纹
管摆式连接器 • 方位齿轮 • 汇电环组件
罗经工作原理
两项，即 X 和
KX KZ
Z。一般K Z
K X，即摆性力矩远不小于阻尼力矩，
所以 X 对 s 旳影响远不小于 Z 旳影响。为了减小陀螺常值漂移旳对
罗经精度旳影响，在计算机控制量CX 和CZ 中需增长补偿项。
2023-05-01
29
9．积分补偿
• 因为陀螺漂移旳原因是复杂旳，补偿不可能完全彻底。另 外，速纬误差也一样不可能完全彻底地补偿。这两部分剩 余误差能够统一看成为陀螺两个轴上旳剩余漂移 X和 Z。
2023-05-01
25
• 假如令上两式中 0，能够得到两角度旳稳态误差
S
Zn
KZ
1 Kz
(VE R
tg sin)
S
1
Yn
(Xn
KX KZ
Zn )
VRN
KX KZ
(VE R
tg
sin )(VRE
cos )1
• 由此两式能够看出，有了 V 和 旳影响， S 0 ， S 0 ，
衡环上旳力矩，会引起陀螺仪绕外平衡环轴而旋转。当外加力矩旳方 向变化时，则平衡环旳转动方向也随之变化。
•
假设有一外力F作用在陀螺仪旳主轴上，如图3，假如转子是不动
旳，那么主轴就要沿着F力旳作用方向向下运动。它使整个转子绕着Y
轴转动。但是当转子高速旋转后来，在外力F作用下，主轴并不沿着F
力旳方向运动，而是沿着F力旳垂直方向，即如图中旳方向运动，这
• 这两个方程就是电控罗经旳运动方程，经过化简后可得
( M P cos) 0 H
( M P cos) 0
H
• 这两个方程都是无阻尼简谐振动方程（齐次方程）。
• 当 和 有初始值时，主轴端点会产生不衰减旳圆周运
安许茨系列陀螺罗经资料课件
06
安许茨系列陀螺罗经的发展趋势 与展望
技术创新与进步
陀螺仪技术优化
随着材料科学和微电子技术的进 步，陀螺仪的尺寸不断减小，精
度和稳定性得到提高。
智能化技术应用
人工智能和机器学习技术在陀螺 罗经中得到应用，实现自适应滤
波、故障诊断等功能。
集成化与模块化
将多个传感器集成到一个模块中， 实现多功能一体化，降低系统复 杂性和成本。
检查罗ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ完整性
在安装前，仔细检查陀螺罗经 的外观，确保没有损坏或缺陷。
安装底座
根据产品手册，正确安装罗经 的底座，确保稳定性和水平度。
连接电缆与电源
按照说明手册连接必要的电缆 和电源线，确保连接牢固。
调试方法
初步校准
在安装完成后，进行初 步的校准，确保罗经的
基本功能正常。
精度测试
误差修正
维护与保养
陀螺仪部分的主要功能是测量和 保持航向，提供稳定的基准信号
给控制系统。
控制系 统
控制系统是安许茨系列陀螺罗经的指 挥中心，负责接收陀螺仪的信号，计 算出航向变化，并驱动电机调整罗经 的指向。
控制系统的主要功能是根据陀螺仪的 信号计算出航向变化，并驱动电机调 整罗经的指向，以保持航向的准确性。
它由微处理器、控制电路、驱动电路 和执行机构组成。
显示部分
显示部分是安许茨系列陀螺罗经的人机交互界面，负责将航向信息以直观的方式呈 现给操作者。
它由显示屏、显示驱动电路和显示模块组成。
显示部分的主要功能是将航向信息以数字或模拟方式显示出来，便于操作者观察和 操作。
其他组件
安许茨系列陀螺罗经还包括电源、 通信接口、外壳等其他组件。
电源负责提供稳定的能源给整个 罗经系统；通信接口用于与其他 设备进行数据交换；外壳起到保
航海仪器课件：安许茨系列陀螺罗经
保养项目
1．更换支承液体与更换陀螺球
2．支承液体的配制与陀螺球高度的调 整。
3．三相电流的检查与调整
4．随动系统灵敏度、随动速度及振荡 次数的检查
更换支承液体与更换陀螺球
1．更换支承液体 一般支承液体应每年更换一次。步骤如 下： （1）关闭罗经约经1.5h，待陀螺马达完 全停转后，方可对主罗经进行拆卸；
随动球 蜘蛛架 中心枢轴 导电环
方位齿轮和罗经方位刻度盘
三．固定部分
1．罗经桌
2．贮液缸：紫青铜制成，内履绝缘橡胶
（1）内盛支承液体（ 配方、比例等）
蒸馏水：10升 甘油（20 ℃时比重为 1.23g/cm3 ）： 1升 安息香酸：10克（或用硼 沙和福尔马林替代）
（2）观察窗：读航向、球高
（3）缸外壁上有加热器（电阻丝）：保证支承液 体温度不低于49℃
随动系统灵敏度、随动速度及振荡次数的检查
[随动系统灵敏度]
随动部分（随动球）与灵敏部分（陀螺球）二者之 间的最小失配角，不应超过0.1°。
[随动速度和振荡次数的检查]
在随动系统作用下，随动部分（随动球）跟踪灵敏 部分（陀螺球）运动的速度，用随动部分跟踪灵敏 部分90°所需的时间来表示，不应超过20s，正反两 次测定的时间差不应超过4s。在随动速度的检查中 罗经在原航向上的振荡次数应小于5次.
2.清洗随动球内壁和陀螺球表面.
支承液体的配制与陀螺球高度的调整。
1．支承液体的配方与配制
（1）支承液体的配方
蒸馏水
10L
甘油
1L
安息香酸
10g
若无安息香酸，可用18g硼砂和0.1L40%的福尔马林代替。
甘油用以增加支承液体的比重；安息香酸或硼砂用以导电
安许茨系列陀螺罗经资料课件
THANKS
罗经分类
按照用途可分为航向罗经、方位罗经等。
指向原理
罗经中的陀螺仪始终保持稳定的指向，通过测量陀螺仪的指向变化可以确定载体的方向或角度。 当载体发生方向改变时，罗经中的陀螺仪会产生一个与方向改变成正比的信号，通过处理这个信
号可以确定载体的新方向。
陀螺罗经优势
高精度
陀螺罗经利用陀螺仪的稳定性来 测量方向或角度，具有高精度和
掌握使用陀螺罗经时的注意事项和操作规范 ，确保其准确性和可靠性。
新型陀螺罗经技术展望
光纤陀螺罗经技术
介绍光纤陀螺罗经的原理、优点 和应用前景，展望其在航海领域 的发展趋势。
微机械陀螺罗经技
术
探讨微机械陀螺罗经的工作原理 、特点和发展趋势，预测其在未 来航海领域的应用前景。
智能化陀螺罗经系
统
研究智能化陀螺罗经系统的原理 、功能和优势，展望其在提高航 海安全和效率方面的作用。
化学清洁剂。
润滑处理
定期对陀螺罗经活动部 件进行润滑处理，确保 其转动灵活、无卡滞现
象。
常见故障排除方法
1 2 3
无法启动
检查电源连接是否可靠、开关是否处于正确位置 ，如仍无法启动请联系专业技术人员。
工作异常
密切关注陀螺罗经工作状态，如出现异常现象（ 如指针抖动、偏差过大等），立即停机检查，必 要时请联系专业技术人员。
将主机安装在底座上，并连接好 相关电缆和接口。
安装传感器
根据实际需要，安装相应的传感 器，如航向传感器、姿态传感器
等。
注意事项
在安装过程中，要避免对设备造 成损坏或影响其性能，如避免过 度拧紧螺丝、避免拉扯电缆等。
调试过程与技巧分享
设备初始化
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安许茨标准20型陀螺罗经
一、特点
• 小型罗经，1994年推出的最新型号 • 结构紧凑，重量轻，能耗低，
特别适合于小型船舶使用.
• 高精度,优越的动态负载特性
适合于高速船舶使用.
安许茨标准20型陀螺罗经
二、配套方式
•
紧凑型(Type Standard 20 Compact) 功能附加型(Standard 20 Plus)
E5: 随动系统故障
E6: 温度传感器故障
E7: 陀螺球高度偏离正常值范围
E8: 加热器统故障
E9: 支承液体温度>70º C
4、切断陀螺罗经随动系统(因测试或修理需要)
切断: 步调开关B11中的开关G置于OFF 步调开关B11中的开关G重新置于ON
重新接通:
六、维护与保养
1、更换支承液体和密封圈
筒式半导体温度传感器(检测出模拟电压信号)
A/D CPU 控制加热器加热 控制电风扇降温 温度控制器
• 随动系统接通 • 加热器电压下降 • 加热器不加温 • 电风扇接通
• 数字监视器上航向中小数点闪烁,
按B14 • 警告字符C3 显示C3警告字符 报警字符E9
• 温度断电保护装置切断加热器的路
2、警告信号显示
• 在使用过程中 • 数字航向的小数点闪烁 • 表示罗经工作不正常
133.8
2、警告信号显示
• 打开罗经密封门 • 按键B14(电子传感器印制电路板上)
• 按一次B14,航向消失
• 再按,显示警告字符
2、警告信号显示
警告字符所表示的含义如下:
C1: 电风扇功能失效
C2: 加热器功能失效
PCB板
安许茨标准20型陀螺罗经
四、电路部分
• • •
电源系统
随动系统 温控系统
•
信号检测系统
---其元器件基本上都安装在电子印制电路板PCB板上
安许茨标准20型陀螺罗经
1、电源系统
• 任务: 将船舶电源变换成陀螺罗经
系统所需 要的各种电源.
• 组成: 数个稳压电路
和(55V 400HZ)逆变器.
4、编码器零位调整(参考航向输入) 注意 • 罗经安装后,必须调整编码器零位 • 罗经起动5h后在码头上进行 调整 • 首先准确确定船首的真方位 • 将步调开关B11中的开关A置于OFF,
按键B14进行调整(参见技术手册)
• 对准误差(船舶准确航向与工厂测试航向差值),
填入罗经密封门内面的表格中
5、参数检测 利用步调开关B11和按键B14可以调出 电子传感器存储的全部数据,并在 数字监视器上显示出来.
•
安许茨标准20型陀螺罗经
三、主罗经结构
•灵敏部分
•
随动部分 固定部分
•
返回
返回
灵敏部分---陀螺球(尺寸较小) --球壳
• 顶电极
• 底电极 • 赤道电极
灵敏部分---陀螺球 --球内
• 双转子
• 无电磁上托线圈 • 无液态润滑油 • 抽真空充氦气
灵敏部分---陀螺球 --支承方式
• 液浮+离心泵产生的
h38.8º C
h表示处于加热状态
• 观察显示信号(数字监视器),判断工作状态
---液温45º C时,显示航向. 130.5.
亮点表示陀螺球处于找北过程中
此时随动系统被自动接通
---约3h后,亮点消失 131.8
(航向指示精度≤2º ) ---约5h后,陀螺球完全稳定 (航向指示精度达到要求) 132.8
• 其余参数参见技术手册
五、航向分罗经的使用
工作指示灯
报警复位
亮度调节
• 红色闪亮
• 黄色闪亮 • 绿色闪亮
五、航向分罗经的使用
航向匹配指示灯
测试指示灯
• 配备不同的传感器及相应的接口电路
本系统传感器
• 温度传感器
• 导电率传感器
• 陀螺球高度检测传感器
其它信号检测与指示均由软件来完成.
五、使用
1、起动
• 只需将24VDC船电接通, 整套罗经便会自动完成全部起动过程. • 观察显示信号(数字监视器),判断工作状态
---显示支承液体温度
(接通电源,加热器加热)
• 将步调开关B11中的开关H置于OFF
• 每揿一次按键B14,
此后数字显示的参数变换一次
5、参数检测 工作正常时,部分参数: • 正常工作温度: 50º C ± 1º C • 陀螺球正常高度: 1.5mm ± 0.5mm • 起动时总电流: 410mA ± 50mA 运转时总电流: 290mA ± 50mA (陀螺约为200mA,泵约为90mA)
3、支承液体温度检测与控制系统
• 作用: 使支承液体的温度自动保持在规
定的工作范围内,以保持陀螺球 位于正常高度.
• 工作温度: 50º C ± 1º C
随时从数字监视器上读出.
3、支承液体温度检测与控制系统 • 组成: 温度传感器、调制解调器、
CPU、温度控制器、加热器、
电风扇和过温保护装置. • 工作过程:
C3: 支承液体温度>65º C
C4: 温度控制器功能失效
C5: 船电断电且支承液体温度≥45º C
3、故障信号显示
出现故障
随动系统被切断
第一次ED1
航向显示被取消
第二次ED2
第三次ED3 第四次ED4
自动重新起动尝试
四次起动失败 显示 故障 罗经 系统 故障
字符
储存
字符
关闭
故障字符所表示的含义如下: E1: 陀螺罗经供电故障 E2: 陀螺电源故障 E3: 编码器故障 E4: 陀螺电流偏离正常值范围
4、信号检测与指示系统
利于操作者正确使用和快速判断故障
--- 检测和显示的项目:
• 陀螺球高度
• 支承液体导电率
• 陀螺及离心泵的工作总电压
• 陀螺稳定时间 • 陀螺运转累计时间 • 陀螺误差与故障 --- 所有检测和显示的项目可在同一个 数字监视器上选择显示之.
4、信号检测与指示系统
本系统控制器 • 一个单片机(CPU)系统
• 逆变器的作用:
将直流24V船电变换成陀螺及离心泵 所需的单相55V 400HZ 电源.
2、随动系统
• 组成:
随动传感器、放大器 、 A/D转换器、CPU、 随动电机控制器和随动步进电机.
随动传感器
• 随动电压信号
为:0.5VDC/度
2、随动系统
主罗经航向
控制箱转换
5路步进电机式分罗经(步进精度1º /6) 8路自整角机式分罗经
--- 支承液 体温度上 升到45º C 时,随动系 统自动被 主控制器 接通.
• 方位齿轮 • 编码器
弹性减振波纹 管摆式连接器 • 是性能卓越
的三向防振
装置 返回
固定部分
• 条形散热片
• 数字监视器
固定部分
•电风扇
• 电子传感器
PCB板
固定部分
• 循环编码器
(212脉冲)
• 方位步进电机 • 电子传感器
• 规定每三年更换一次
• 关闭罗经,约等30min,方可进行 • 230cm3蒸馏水(红色标签) 从红螺钉孔注入储藏室 • 840cm3支承液体(绿色标签) 从绿色螺钉孔注入
• 顶部测量锥体查看支承液体已注满
六、维护与保养
蒸馏水注入 支承液体
锥体查看
六、维护与保养
2、更换陀螺球
• 步骤同上
3、更换电子传感器的印制电路板 • 参见技术手册
液流平衡上托力
--离心泵的作用
• 定中心
• 辅助支承上托力
返回
返回
随动部分
--组成
•随动球
• 弹性减振波纹
管摆式连接器
• 方位齿轮 • 汇电环组件
• 顶电极
• 储藏室(230cm3)纯蒸馏水
上半球
• 透明测量锥体
• 筒式加热器
• 印制电路板
• 底电极
下半球
• 两随动电极(对准陀螺球赤道电极) • 离心泵 • 管状导电率传感器
一、特点
• 小型罗经，1994年推出的最新型号 • 结构紧凑，重量轻，能耗低，
特别适合于小型船舶使用.
• 高精度,优越的动态负载特性
适合于高速船舶使用.
安许茨标准20型陀螺罗经
二、配套方式
•
紧凑型(Type Standard 20 Compact) 功能附加型(Standard 20 Plus)
E5: 随动系统故障
E6: 温度传感器故障
E7: 陀螺球高度偏离正常值范围
E8: 加热器统故障
E9: 支承液体温度>70º C
4、切断陀螺罗经随动系统(因测试或修理需要)
切断: 步调开关B11中的开关G置于OFF 步调开关B11中的开关G重新置于ON
重新接通:
六、维护与保养
1、更换支承液体和密封圈
筒式半导体温度传感器(检测出模拟电压信号)
A/D CPU 控制加热器加热 控制电风扇降温 温度控制器
• 随动系统接通 • 加热器电压下降 • 加热器不加温 • 电风扇接通
• 数字监视器上航向中小数点闪烁,
按B14 • 警告字符C3 显示C3警告字符 报警字符E9
• 温度断电保护装置切断加热器的路
2、警告信号显示
• 在使用过程中 • 数字航向的小数点闪烁 • 表示罗经工作不正常
133.8
2、警告信号显示
• 打开罗经密封门 • 按键B14(电子传感器印制电路板上)
• 按一次B14,航向消失
• 再按,显示警告字符
2、警告信号显示
警告字符所表示的含义如下:
C1: 电风扇功能失效
C2: 加热器功能失效
PCB板
安许茨标准20型陀螺罗经
四、电路部分
• • •
电源系统
随动系统 温控系统
•
信号检测系统
---其元器件基本上都安装在电子印制电路板PCB板上
安许茨标准20型陀螺罗经
1、电源系统
• 任务: 将船舶电源变换成陀螺罗经
系统所需 要的各种电源.
• 组成: 数个稳压电路
和(55V 400HZ)逆变器.
4、编码器零位调整(参考航向输入) 注意 • 罗经安装后,必须调整编码器零位 • 罗经起动5h后在码头上进行 调整 • 首先准确确定船首的真方位 • 将步调开关B11中的开关A置于OFF,
按键B14进行调整(参见技术手册)
• 对准误差(船舶准确航向与工厂测试航向差值),
填入罗经密封门内面的表格中
5、参数检测 利用步调开关B11和按键B14可以调出 电子传感器存储的全部数据,并在 数字监视器上显示出来.
•
安许茨标准20型陀螺罗经
三、主罗经结构
•灵敏部分
•
随动部分 固定部分
•
返回
返回
灵敏部分---陀螺球(尺寸较小) --球壳
• 顶电极
• 底电极 • 赤道电极
灵敏部分---陀螺球 --球内
• 双转子
• 无电磁上托线圈 • 无液态润滑油 • 抽真空充氦气
灵敏部分---陀螺球 --支承方式
• 液浮+离心泵产生的
h38.8º C
h表示处于加热状态
• 观察显示信号(数字监视器),判断工作状态
---液温45º C时,显示航向. 130.5.
亮点表示陀螺球处于找北过程中
此时随动系统被自动接通
---约3h后,亮点消失 131.8
(航向指示精度≤2º ) ---约5h后,陀螺球完全稳定 (航向指示精度达到要求) 132.8
• 其余参数参见技术手册
五、航向分罗经的使用
工作指示灯
报警复位
亮度调节
• 红色闪亮
• 黄色闪亮 • 绿色闪亮
五、航向分罗经的使用
航向匹配指示灯
测试指示灯
• 配备不同的传感器及相应的接口电路
本系统传感器
• 温度传感器
• 导电率传感器
• 陀螺球高度检测传感器
其它信号检测与指示均由软件来完成.
五、使用
1、起动
• 只需将24VDC船电接通, 整套罗经便会自动完成全部起动过程. • 观察显示信号(数字监视器),判断工作状态
---显示支承液体温度
(接通电源,加热器加热)
• 将步调开关B11中的开关H置于OFF
• 每揿一次按键B14,
此后数字显示的参数变换一次
5、参数检测 工作正常时,部分参数: • 正常工作温度: 50º C ± 1º C • 陀螺球正常高度: 1.5mm ± 0.5mm • 起动时总电流: 410mA ± 50mA 运转时总电流: 290mA ± 50mA (陀螺约为200mA,泵约为90mA)
3、支承液体温度检测与控制系统
• 作用: 使支承液体的温度自动保持在规
定的工作范围内,以保持陀螺球 位于正常高度.
• 工作温度: 50º C ± 1º C
随时从数字监视器上读出.
3、支承液体温度检测与控制系统 • 组成: 温度传感器、调制解调器、
CPU、温度控制器、加热器、
电风扇和过温保护装置. • 工作过程:
C3: 支承液体温度>65º C
C4: 温度控制器功能失效
C5: 船电断电且支承液体温度≥45º C
3、故障信号显示
出现故障
随动系统被切断
第一次ED1
航向显示被取消
第二次ED2
第三次ED3 第四次ED4
自动重新起动尝试
四次起动失败 显示 故障 罗经 系统 故障
字符
储存
字符
关闭
故障字符所表示的含义如下: E1: 陀螺罗经供电故障 E2: 陀螺电源故障 E3: 编码器故障 E4: 陀螺电流偏离正常值范围
4、信号检测与指示系统
利于操作者正确使用和快速判断故障
--- 检测和显示的项目:
• 陀螺球高度
• 支承液体导电率
• 陀螺及离心泵的工作总电压
• 陀螺稳定时间 • 陀螺运转累计时间 • 陀螺误差与故障 --- 所有检测和显示的项目可在同一个 数字监视器上选择显示之.
4、信号检测与指示系统
本系统控制器 • 一个单片机(CPU)系统
• 逆变器的作用:
将直流24V船电变换成陀螺及离心泵 所需的单相55V 400HZ 电源.
2、随动系统
• 组成:
随动传感器、放大器 、 A/D转换器、CPU、 随动电机控制器和随动步进电机.
随动传感器
• 随动电压信号
为:0.5VDC/度
2、随动系统
主罗经航向
控制箱转换
5路步进电机式分罗经(步进精度1º /6) 8路自整角机式分罗经
--- 支承液 体温度上 升到45º C 时,随动系 统自动被 主控制器 接通.
• 方位齿轮 • 编码器
弹性减振波纹 管摆式连接器 • 是性能卓越
的三向防振
装置 返回
固定部分
• 条形散热片
• 数字监视器
固定部分
•电风扇
• 电子传感器
PCB板
固定部分
• 循环编码器
(212脉冲)
• 方位步进电机 • 电子传感器
• 规定每三年更换一次
• 关闭罗经,约等30min,方可进行 • 230cm3蒸馏水(红色标签) 从红螺钉孔注入储藏室 • 840cm3支承液体(绿色标签) 从绿色螺钉孔注入
• 顶部测量锥体查看支承液体已注满
六、维护与保养
蒸馏水注入 支承液体
锥体查看
六、维护与保养
2、更换陀螺球
• 步骤同上
3、更换电子传感器的印制电路板 • 参见技术手册
液流平衡上托力
--离心泵的作用
• 定中心
• 辅助支承上托力
返回
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随动部分
--组成
•随动球
• 弹性减振波纹
管摆式连接器
• 方位齿轮 • 汇电环组件
• 顶电极
• 储藏室(230cm3)纯蒸馏水
上半球
• 透明测量锥体
• 筒式加热器
• 印制电路板
• 底电极
下半球
• 两随动电极(对准陀螺球赤道电极) • 离心泵 • 管状导电率传感器