影响陀螺经纬仪定向精度的因素研究

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陀螺定向方法和精度评定

陀螺定向方法和精度评定

陀螺逆转点法定向及精度评定摘要隧道或井巷工程测量导线布设的形式因受巷道形状的制约,若单纯采用改变导线布设形式或提高测角次数与精度等方法,往往难以满足工程施工对于测量的精度要求。

陀螺经纬仪是测量井下导线边方位角、提高测量精度的重要仪器。

尤其是在贯通测量中陀螺经纬仪的应用非常广泛。

贯通测量是一项十分重要的测量工作,必须严格按照设计要求进行。

巷道贯通后,其接合处的偏差不能超过一定限度,否则就会给采矿工程带来不利影响,甚至造成很大的损失。

本文对陀螺经纬仪工作原理介绍,以及陀螺经纬仪在贯通测量中的精度评定。

陀螺经纬仪在不同领域的贯通测量工作中运用实例的分析,总结出在贯通测量导线加测陀螺定向边的最佳位置。

关键词:陀螺定向,贯通测量,陀螺经纬仪,精度评定ABSTRACTTunnel or shaft engineering measurement wires for the form of roadway, if simple shape by changing arrangement forms or improve wires and precision Angle measurement methods, and often difficult to satisfy the measurement accuracy for engineering construction. Gyro theodolite is measured in wire edge Angle, improve the measuring precision instruments. Especially in the measurement of the photoelectric theodolite gyro breakthrough is used extensively. Through measurement is a very important measurement work, must strictly according to the design requirements. The roadway expedite, its joint deviation cannot exceed a certain limit, otherwise they will be detrimental to the mining project, and even cause great losses. This paper introduces working principle of gyro theodolite, as well as the breakthrough in the measurement of the gyro theodolite accuracy assess. Gyro theodolite in different fieldsof the measurement of the examples, this paper leads in breakthrough measurement on the edge of the directional gyro adds the best position.Key words: directional gyro; through measurement; gyro theodolite; Accuracy Assessment目录1 绪论 (1)1.1陀螺定向的研究现状 (1)1.2研究陀螺定向的目的 (1)1.3陀螺定向的应用领域及发展趋势 (2)2 陀螺经纬仪定向测量原理与方法 (3)2.1陀螺经纬仪的类型与结构 (3)2.1.1 陀螺经纬仪定向的优点及应用领域 (3)2.1.2 陀螺经纬仪的基本结构 (3)2.1.3 陀螺经纬仪的类型 (4)2.2陀螺经纬仪定向的基本步骤 (5)2.3跟踪逆转点法测定陀螺方位角的作业过程 (7)2.3.1 陀螺仪悬带零位观测 (7)2.3.2 粗略定向 (8)2.3.3 精密定向 (9)3 陀螺定向的误差分析 (13)3.1陀螺定向的误差来源 (13)3.2陀螺定向在贯通测量中的精度评定 (14)3.2.1 陀螺方位角一次测定中误差 (14)3..2.2 一次定向中误差 (14)3.3陀螺定向在贯通测量中导线的平差 (15)3.3.1 具有两条陀螺定向边导线的平差 (15)3.3.2 具有三条陀螺定向边导线的平差 (17)4 陀螺定向在贯通测量中的应用实例分析 (20)4.1陀螺定向在道路贯通测量中的应用实例分析 (20)4.1.1 工程概况 (20)4.1.2 陀螺定向技术 (20)4.1.3 精度评定 (22)4.1.4 工程分析 (23)4.2陀螺定向在矿山贯通测量中的应用实例分析 (24)4.2.1 工程概况 (24)4.2.2 陀螺定向技术 (24)4.2.3 精度评定 (26)4.2.4 工程分析 (27)4.3陀螺定向在水利贯通测量中的应用实例分析 (27)4.3.1项目概况 (27)4.3.2 陀螺定向技术 (28)4.3.3 陀螺定向精度评定 (29)4.3.4 坐标解算及成果对比分析 (30)4.3.5 工程分析 (35)5 结论 (38)参考文献 (39)致谢...................................................... 错误!未定义书签。

陀螺仪论文-陀螺经纬仪定向的误差分析及导线平差

陀螺仪论文-陀螺经纬仪定向的误差分析及导线平差

陀螺经纬仪定向的误差分析及导线平差摘 要:井下经纬仪导线通常是由井底车场开始的向井田边界推进的,根据误差累计原理,导线点位的误差离井底车场越远误差越大。

利用陀螺经纬仪定向时,对其进行误差分析及平差,能有效地控制误差,并提供最优定向法!关键词:陀螺经纬仪;定向误差;导线平差1 陀螺经纬仪定向的精度平定陀螺经纬仪的定向精度主要以陀螺方位角一次测定中误差m T 和一次定向中误差m α表示。

1.1 陀螺方位角一次测定中误差在待定边进行陀螺定向前,陀螺仪需在地面已知坐标方位角边上 测定仪器常数△。

按《煤矿测量规程》规定,前后共需测4~6次,这样就可按白赛尔公式求算陀螺方位角一次测定中误差,即仪器常数一次测定中误差(简称一次测定中误差)为:[]1vv n ±∆- 式中 v i —仪器常数的平均值与各次仪器常数的差值;n △—测定仪器常数的次数。

则测定仪器常数平均值的中误差为:m △平= m T 平=mT n ±∆1.2 一次定向中误差一次定向中误差可按下式计算:式中 —仪器常数平均中误差; —待定边陀螺方位角平均值中误差;m α= 222·m m T m λ∆±平+平+—确定子午线收敛角的中误差。

因确定子午线收敛角的误差m γ较小,可以忽略不计,故上式可写为:m α= 22·m T m ∆±平+平 2 陀螺经纬仪一次测定方位角的中误差分析如前所述,陀螺经纬仪的测量精度,以陀螺方位角一次测定中误差表示。

不同的定向方法,其误差来源也有差异。

目前国内最常用的是跟踪逆转点法和中天法,其中所用的一些数据是根据具体的仪器试验分析所得,有一定得局限性,但对掌握误差分析方法而言,却是无关紧要的。

2.1 跟踪逆转点法定向时的误差分析以JT 15型陀螺经纬仪为例进行探讨。

按跟踪逆转点法进行陀螺定向时,主要误差来源有:①经纬仪测定方向的误差;②上架式陀螺仪与经纬仪的连接误差;③悬挂带零位变动误差;④灵敏部摆动平衡位置的变动误差;⑤外界条件,如风流、气温及震动等因素的影响。

陀螺经纬仪定向精度的分析

陀螺经纬仪定向精度的分析

陀螺经纬仪定向精度的分析张 明,陈亚楠(平顶山煤业(集团)公司,河南平顶山 467000)摘要:文中介绍了陀螺经纬仪的定向误差来源,及一次定向总中误差的预计。

关键词:陀螺定向误差;仪器常数;摆动逆转点;悬带零位;测线方向值中图分类号:P213 文献标识码:B 文章编号:1001-358X(2006)02-0043-02 摆式陀螺经纬仪的定向精度,通常是用一次定向中误差来衡量。

一般来说,陀螺经纬仪的一次定向中误差都在出厂时的精度指标之内,如瑞士wild厂的G AK-1在20″-30″之内。

但是,每一台仪器的实际质量情况有很大差别的。

因为仪器制造时的工艺水平,出厂后震动和外界条件的影响,都会影响定向的精度。

下面就分析一下陀螺经纬仪的定向误差来源和计算一次定向中误差的方法。

1 陀螺定向误差来源误差来源与陀螺经纬仪定向产生的误差和观测方法有关。

若采用跟踪逆转点法,一条测线一次测定的程序为:a1在己知方位角的基线上测定仪器常数;b1在定向边上二测回测定测线方向值;c1以5个摆动逆转点测定子午线方向值(陀螺北方向读数);测前和测后对悬带零位的测定。

由观测过程可知,对测前测后两测回的测线方向取平均值得:L0=1/2(L前+L后)(1)由5个逆转点读数,求算子午线方向值N0=1/12(u1+3u2+4u3+3u4+u5)(2)而测线的地理方位角为:A=L-L±Δ(3)式中L为测线的陀螺方向值。

分析(3)式可知,影响定向精度的误差可分三大类:测定测线方向值的误差mL0;测定陀螺北方向的误差mL;仪器常数误差mΔ。

引起上述三类误差的因素有许多,若将整个作业过程中各种误差因素考虑进去,则可以归纳出陀螺经纬仪的定向误差来源有:用经纬仪测定测线方向值引起的定向误差mL0;由5个逆转点确定陀螺北方向值引起的定向误差m N;上架式陀螺仪与经纬仪联接引起的定向误差m b;悬挂带零位变动引起的定向误差m0;陀螺摆动平衡位置不稳定性引起的定向误差mc;仪器常数不准引起的定向误差mΔ;仪器对中与整平引起的定向误差me;风力、震动等其它外界因素引起的定向误差。

陀螺寻北仪原理(精度影响因素及技术参数)

陀螺寻北仪原理(精度影响因素及技术参数)

式(18)
式(17)
0.6 0.4 0.2 0 -0.2 0 -0.4 -0.6
误差/度
60
120
180
240
300
360
方位角/度
图8
仿真条件:纬度为 20 度; 在两个采样周期(3 分钟)内的陀螺 x 轴漂移为+0.05,y 轴漂移+0.05; 俯仰角和横滚角分别为 5; 仿真结果见图 9
225
270
315
360
图6 3.3 纬度误差对寻北精度的影响 仿真条件:纬度为 40 度; 纬度误差为:0.1 俯仰角和横滚角分别为 5; 计算公式(17)式。
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附录:寻北仪主程序框图 GPS 加电
查询导航计算机
发送 GPS 数据 N
Y
寻 北 仪 加
接收 GPS 数据
给陀螺和加速度计发出启动指令
寻北仪自检
接收导航计算机初始参数
接收 GPS 数据 N 寻北开始? Y
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地理坐标系: 取东为 Xg 轴的正方向, 北为 Y g 轴的正方向, 铅垂轴向上为 Z 轴的正方向, 原点为寻北仪的质心。 陀螺和加速度计的安装方式见图 1 和图 2

提高陀螺经纬仪定向效率的方法

提高陀螺经纬仪定向效率的方法

用联系三角形法通过竖井进行矿山井下定向 工作是一个重大事件, 其测量组织、人员安排与其他 工种的协调、停工等等, 非常繁杂, 往往需要一天时 间并安排在节假日进行。用 GAK 1 或 JT 15 等型 号的陀螺经纬仪定向要好些。因为这类仪器靠人眼 观察光标与分划线的重合来读数或计时, 测量误差 大, 返工几率高, 不能在有风流和 振动的条件下工 作, 测量现场的其他工作要停工, 一次定向的总时间 仍然要一天左右。现代城市地铁盾构掘进和隧道贯
定仪器常数 2 1 1 仪器常数相对稳定
陀螺经纬仪的仪器常数 E 定义为天文方位角 与陀螺经纬仪读数设备读出的方位角之差。产生于 陀螺转子轴与经纬仪望远镜的视准轴及分划板零线 所表示的光轴不在同一垂直面内。
当仪器在一个测区使用时, 用来测定常数的已 知边的天文方位角是不变的。陀螺经纬仪读出的方 位角值则主要与仪器的结构参数是否变化以及定向 测量误差有关。在一定的温度变化区间内( 如一个 月内) , 如果仪器没有受到较强的机械振动或伤害, 其常数应该基本不变。
4) 有的陀螺经纬仪或自动陀螺经纬仪需要较 长的 等待时间。如 德国的 Gy romat2000 高精度自 动陀螺经纬仪要求仪器内部和环境温度差小于 5 时才自动开始工作, 文献[ 1] 载。当温度差为 22 时, 等待时间为 103 min; 有的仪器需要预悬挂陀螺 以便取得较稳定的读数和减少返工, 这个时间为几 十分钟到 1 h;
由此可见, 在无返工的正常情况下, 一次定向需 要约 5~ 8 h。需时最多的是常数测定、测前等待、多 测回定向等。要提高效率, 主要应该解决这些问题。
2 提高陀螺经纬仪定向效率的方法
现在, 以 AGT - 1 高精度自动陀螺经纬仪定向 为例加以说明, 非自动寻北的陀螺经纬仪可参考使 用。

陀螺全站仪仪器常数稳定性影响因素论文

陀螺全站仪仪器常数稳定性影响因素论文

陀螺全站仪仪器常数稳定性的影响因素【摘要】陀螺全站仪是利用高速回转体的内置陀螺进行真北方向的准确定位的高精度定向仪器,可以不依赖其他条件就能够测定真北方向。

仪器常数的稳定性直接影响到定向结果的可靠性。

针对该问题, 文章从仪器常数探讨了陀螺定向的精度问题, 总结了影响仪器常数稳定性的因素。

提出了在使用陀螺全站仪前应对仪器进行检测、认真观测并计算零位值的建议。

【关键词】陀螺全站仪;仪器常数;影响因素0.引言陀螺全站仪的定向精度是指陀螺全站仪定向观测值的离散度及偏离真值的程度。

若将仪器架设在已知真北方位的基准边上, 则多次试验测出的方位角与实际方位角进行对比, 求出的均方差即为陀螺全站仪的定向精度。

该指标可用来考核仪器定向的重复性和仪器常数的稳定性。

由于在计算定向边的地理方位角时需要加入仪器常数, 因而仪器常数的测定精度和可靠性直接影响到定向结果的精度和可靠性。

针对陀螺全站仪的仪器常数及其测定, 本文进行了一些有益的讨论。

1.仪器车载运输对仪器常数稳定性的影响仪器常数运输振动发生变化, 主要来源于以下两个方面。

1.1仪器结构中联接件的变形及相互位置变化。

1.2各联接件加工及装配残存的应力受震动而产生释放。

这些影响很难进行定量分析确定,只有通过在陀螺全站仪的设计中采取以下措施, 解决仪器车载运输振动造成的常数变化: 在结构允许的前提下,加大各联接部件的尺寸,有效增强联接的牢固性; 减小各联接件之间的配合间隙,避免震动后各联接件的位置变化; \对主要联接零件采取稳定性回火、时效等工艺措施消除机械应力变形, 光学件采用胶粘亚紧的固定式; 在仪器运输过程中加设防震基座。

2.环境温度变化对仪器常数的影响2.1当外界环境温度发生变化时, 在以下几方面对仪器产生影响2.1.1各结构零件的热膨胀率的差异, 造成相互之间位置关系变化及应力变化。

2.1.2电子元器件性能变化产生电零位漂移。

2.1.3各敏感器件如陀螺电机、悬带等物理参数发生变化。

陀螺经纬仪精密定向及误差分析论文

陀螺经纬仪精密定向及误差分析论文

8摘要陀螺经纬仪是一种将陀螺仪和经纬仪结合成为一体的、全天候,并且不依赖于其他条件就能测定真北方向的精密定向仪器,有着广泛的应用。

随着科学和技术、工程建设与经济建设的快速发展,对陀螺经纬仪定向精度要求越来越高,而国内外在高精度陀螺经纬仪定向精度方面的研究较少,尤其是在陀螺经纬仪定向精度评定规范以及外界因素对陀螺经纬仪定向精度的影响方面的研究成果欠缺。

因此,本文探讨了陀螺经纬仪定向精度的有关问题。

本论文主要研究情况如下:首先,对于陀螺经纬仪的具体构造和陀螺经纬仪的具体工作原理做出了相应的理论分析。

详细阐述了陀螺仪的结构和功能以及陀螺经纬仪的定向原理。

其次,在相应的理论指导之下,详细的介绍了几种具体的测量方法。

分别根据陀螺仪经纬仪的跟踪和不跟踪两种情况来具体来进行数据的获取和处理。

在不跟踪状态下对中天法、时差法以及三点法等进行具体的理论分析和实际操作。

最后,在对中天法和逆转点法两种工作方式做理论上的分析。

在定向精度和误差等具体环节上分析,得出比较适合应用的数据获取方法,也就所谓的观测方法。

关键字:陀螺经纬仪,结构和功能,定向原理,观测方法,误差分析AbstractThe theodolite is a gyro and theodolite combined into one , all-weather , and does not depend on other conditions can be measured precision orientation apparatus to true north , has a wide range of applications .With the rapid development of science and technology, engineering, construction and economic construction , the directional accuracy of the theodolite have become increasingly demanding , and less at home and abroad in high-precision gyro theodolite directional accuracy , especially in the directional gyro theodolite accuracy assessment lack of research results of the specification and the impact of external factors on the directional gyro theodolite accuracy . Therefore, this article discusses the issues related to directional accuracy of the theodolite . This thesis is as follows : First, for the specific structure of the gyro theodolite and gyro theodolite works to make the theoretical analysis . Elaborated on the structure and function of the gyroscopes and orientation principle .Second, under the theoretical guidance , described in detail several specific methods of measurement . Gyro theodolite tracking and not tracking the two situations specific to the data acquisition and processing , respectively . For example, in the state does not track the transit method, difference method , and three-point method of theoretical analysis and practical .Finally, the theoretical analysis of the two methods of work of the transit law and reverse the point method . Directional accuracy and error analysis of the specific areas of analysis, to draw more suitable for data acquisition applications , there is theso-called methods of observation .Keywords: Theodolite , the structure and function , directional principle , observation method , error analysis目录目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (II)第一章绪论................................................................................................................................ - 1 -1.1本课题研究的背景及意义........................................................................................... - 1 -1.2陀螺经纬仪精密定向的研究现状及发展趋势........................................................... - 2 - 第二章陀螺经纬仪的构成........................................................................................................ - 4 -2.1陀螺经纬仪的分类....................................................................................................... - 4 -2.2 陀螺经纬仪结构组成.................................................................................................. - 4 -2.2.1 灵敏部.............................................................................................................. - 5 -2.2.2 光学观测系统.................................................................................................. - 5 -2.2.3 紧锁限幅结构.................................................................................................. - 7 -2.2.4 机体外壳.......................................................................................................... - 7 - 第三章陀螺经纬仪精密定向原理............................................................................................ - 8 -3.1 陀螺仪简介.................................................................................................................. - 8 -3.1.1 陀螺仪的基本特征(陀螺仪的进动性和定轴性)...................................... - 8 -3.1.2 陀螺仪转动的微分方程................................................................................ - 10 -3.1.3 摆式陀螺仪的运动方程................................................................................ - 10 -3.2 陀螺经纬仪定向观测方程........................................................................................ - 13 -3.2.1 陀螺轴的自由摆动方程................................................................................ - 14 -3.2.2 跟踪状态下陀螺轴的摆动方程.................................................................... - 15 -3.2.3 经纬仪照准部固定状态下陀螺轴的摆动方程............................................ - 16 - 第四章陀螺经纬仪定向实验.................................................................................................. - 19 -4.1逆转点法数据获取及数据处理方法......................................................................... - 19 -4.1.1逆转点法数据获取(陀螺经纬仪的操作步骤)......................................... - 19 -4.1.2 逆转点法数据处理方法................................................................................ - 20 -4.2 中天法的数据获取以及数据处理方法.................................................................... - 21 -4.2.1 中天法的数据获取(陀螺经纬仪的操作步骤)........................................ - 21 -4.2.2 中天法数据处理方法.................................................................................... - 22 -4.3 具体数据获取处理.................................................................................................... - 25 -4.4 总结不跟踪式观测的几种简易方案........................................................................ - 30 -4.4.1 中天法............................................................................................................ - 33 -4.4.2 时差法............................................................................................................ - 35 -4.4.3 改化振幅法.................................................................................................... - 36 -4.4.4 三点快速法.................................................................................................... - 37 - 第五章陀螺经纬仪定向方法的精度分析.............................................................................. - 39 -5.1 影响陀螺经纬仪定向精度的各种因素.................................................................... - 39 -5.2 陀螺经纬仪精密定向中误差来源分析................................................................ - 40 - 第六章陀螺经纬仪定向方法对比分析结论.......................................................................... - 41 - 参考文献.................................................................................................................................... - 43 - 致谢及声明................................................................................................................................ - 44 -第一章绪论1.1本课题研究的背景及意义陀螺经纬仪是一种将陀螺仪和经纬仪结合成一体的、并且不依赖其他条件能够测定真北方位的精密物理定向仪器,广泛应用于测绘工作中,特别是矿山、隧道、海洋、森林和军事等隐秘地区的定向测量和快速测量,解决了传统定向方法精度低、工作量大及定向时间长等缺点。

陀螺定向方法和精度评定解析

陀螺定向方法和精度评定解析

陀螺逆转点法定向及精度评定摘要隧道或井巷工程测量导线布设的形式因受巷道形状的制约,若单纯采用改变导线布设形式或提高测角次数与精度等方法,往往难以满足工程施工对于测量的精度要求。

陀螺经纬仪是测量井下导线边方位角、提高测量精度的重要仪器。

尤其是在贯通测量中陀螺经纬仪的应用非常广泛。

贯通测量是一项十分重要的测量工作,必须严格按照设计要求进行。

巷道贯通后,其接合处的偏差不能超过一定限度,否则就会给采矿工程带来不利影响,甚至造成很大的损失。

本文对陀螺经纬仪工作原理介绍,以及陀螺经纬仪在贯通测量中的精度评定。

陀螺经纬仪在不同领域的贯通测量工作中运用实例的分析,总结出在贯通测量导线加测陀螺定向边的最佳位置。

关键词:陀螺定向,贯通测量,陀螺经纬仪,精度评定ABSTRACTTunnel or shaft engineering measurement wires for the form of roadway, if simple shape by changing arrangement forms or improve wires and precision Angle measurement methods, and often difficult to satisfy the measurement accuracy for engineering construction. Gyro theodolite is measured in wire edge Angle, improve the measuring precision instruments. Especially in the measurement of the photoelectric theodolite gyro breakthrough is used extensively. Through measurement is a very important measurement work, must strictly according to the design requirements. The roadway expedite, its joint deviation cannot exceed a certain limit, otherwise they will be detrimental to the mining project, and even cause great losses. This paper introduces working principle of gyro theodolite, as well as the breakthrough in the measurement of the gyro theodolite accuracy assess. Gyro theodolite in different fieldsof the measurement of the examples, this paper leads in breakthrough measurement on the edge of the directional gyro adds the best position.Key words: directional gyro; through measurement; gyro theodolite; Accuracy Assessment目录1 绪论 (1)1.1陀螺定向的研究现状 (1)1.2研究陀螺定向的目的 (1)1.3陀螺定向的应用领域及发展趋势 (2)2 陀螺经纬仪定向测量原理与方法 (3)2.1陀螺经纬仪的类型与结构 (3)2.1.1 陀螺经纬仪定向的优点及应用领域 (3)2.1.2 陀螺经纬仪的基本结构 (3)2.1.3 陀螺经纬仪的类型 (4)2.2陀螺经纬仪定向的基本步骤 (5)2.3跟踪逆转点法测定陀螺方位角的作业过程 (7)2.3.1 陀螺仪悬带零位观测 (7)2.3.2 粗略定向 (8)2.3.3 精密定向 (9)3 陀螺定向的误差分析 (13)3.1陀螺定向的误差来源 (13)3.2陀螺定向在贯通测量中的精度评定 (14)3.2.1 陀螺方位角一次测定中误差 (14)3..2.2 一次定向中误差 (14)3.3陀螺定向在贯通测量中导线的平差 (15)3.3.1 具有两条陀螺定向边导线的平差 (15)3.3.2 具有三条陀螺定向边导线的平差 (17)4 陀螺定向在贯通测量中的应用实例分析 (20)4.1陀螺定向在道路贯通测量中的应用实例分析 (20)4.1.1 工程概况 (20)4.1.2 陀螺定向技术 (20)4.1.3 精度评定 (22)4.1.4 工程分析 (23)4.2陀螺定向在矿山贯通测量中的应用实例分析 (24)4.2.1 工程概况 (24)4.2.2 陀螺定向技术 (24)4.2.3 精度评定 (26)4.2.4 工程分析 (27)4.3陀螺定向在水利贯通测量中的应用实例分析 (27)4.3.1项目概况 (27)4.3.2 陀螺定向技术 (28)4.3.3 陀螺定向精度评定 (29)4.3.4 坐标解算及成果对比分析 (30)4.3.5 工程分析 (35)5 结论 (38)参考文献 (39)致谢...................................................... 错误!未定义书签。

陀螺全站仪定向精度评定和在工程中应用

陀螺全站仪定向精度评定和在工程中应用

陀螺全站仪定向精度评定和在工程中应用摘要:目前陀螺全站仪标称精度大多在8到20秒之间,而常用全站仪标称精度1秒或2秒,很多测量人员困惑于如何能用这么“低精度”陀螺全站仪来复测检核的“高精度”全站仪测量的精密导线呢?查看了很多陀螺经纬仪(全站仪)精度相关文献,一般只提到某款陀螺经纬仪(全站仪)精度指标达到多少,或者某工程应用中实测精度达到多少,缺乏对精度指标的说明,造成了现在大量精度要求较高项目(如:地铁导线复测)测量技术人员对陀螺精度困惑。

本文从标称精度评定及工程实际应用方法来说明这个问题。

关键词:陀螺全站仪精度、陀螺定向、导线方位校核Abstract:At present,the gyro total station nominal accuracy mostly between 8 to 20 seconds,and commonly used total station instrument nominal accuracy of 1 or 2 seconds,many Surveyor confused on how to with such low accuracy gyro totalstation reflex test check the high precision of total station instrument measurement precision wire? To view the lot of gyro theodolite(total station)relative to the precision of the literature,generally only mentioned a gyro theodolite(total station)precision index reach the number,or a project application measurement accuracy reach,lack of precision description index,caused by now a large number of high precision project(such as:subway traverse azimuth verification)measurement of technical personnel on the precision of gyro is confused.In this paper,the nominal accuracy assessment and engineering application methods to description the problem. Keywords:gyro total station,gyro direction,traverse azimuth verification1、引言目前各地大量建设地铁轨道交通工程,地下定向测量十分重要,隧道《城市轨道交通工程测量规范》中联系测量可采用陀螺经纬仪、铅垂仪(钢丝)组合定向测量;地下控制测量部分要求贯通面一侧隧道长度大于1500米时,适当位置加测陀螺边提高控制导线精度。

影响陀螺经纬仪定向精度的因素研究

影响陀螺经纬仪定向精度的因素研究

科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION34工程技术随着科学技术和各种测量技术的发展,陀螺经纬仪的出现改变了传统采用的几何定向方式,并在矿井的多种测量中得到了广泛的应用。

而定向精度是评价陀螺经纬仪质量的重要指标,但是在测量过程中,很多因素都会影响其测量精度。

通常情况下,陀螺经纬仪的定向精度误差都控制在出厂时的标称范围之内,但是由于受制造工艺水平的限制、仪器的使用状况、以及外界条件的影响,均可能导致定向精度降低,满足不了测量的实际要求。

所以对陀螺经纬仪定向精度的分析与研究具有重要的理论价值和实践意义。

1 陀螺经纬仪组成与测量原理陀螺经纬仪是带有陀螺仪装置、用于测定直线真方位角的经纬仪,主要应用于矿山施工测量、隧道施工测量以及盾构掘进中的水平及真北方向测量,不受时间和环境的影响,观测简单方便,效率高。

经纬仪上安置悬挂式陀螺仪,其关键装置是陀螺仪,简称陀螺,主要由一个绕陀螺轴高速旋转的刚体转子支撑在一个或两个框架上而构成。

陀螺经纬仪精密定向方法目前常采用跟踪逆转点法、中天法和陀螺静止位置法等三种。

定向原理主要是利用其具有的指北性来确定真子午线北方向,再用经纬仪测定出真子午线北方向至待定方向所夹的水平角,即真方位角。

其转子通常由陀螺马达驱动,使之绕陀螺轴高速旋转,转速高达每分钟几千转至几万转。

定向方法由陀螺本身的定轴性和进动性两个基本特性决定。

陀螺的定轴性指的是当匀速自转的陀螺在不受任何外力作用时,也就是外加力矩为零时,力图在它本身转动惯量的维持下,使其自转轴指向惯性空间恒定的初始方向的特性,也就是稳定性;陀螺的进动性是指当陀螺受外力矩作用时,陀螺的自转轴向外加力矩的方向运动。

2 影响测量精度的因素陀螺经纬仪的测量精度是指陀螺经纬仪定向观测值与真值的偏离程度。

通常有很多因素会直接影响陀螺经纬仪的测量精度。

(1)环境因素。

某些陀螺经纬仪对环境的要求较高,影响测量精度的环境因素很多,其中温度对其影响最大,有的仪器厂家在仪器内部对测量结果进行了温度补偿处理,但温度对测量结果的影响是多方面的,非常复杂,仅依靠厂家采取的温度补偿不能很好的消除这种影响。

经纬仪定向误差变化的原因及解决方法

经纬仪定向误差变化的原因及解决方法
韩光 宇 , 曹立华 , 韩光 照 。 ( 1 . 中 国科 学 院长春 光 学精 密机械 与 物理研 究所 , 吉林 长春 1 3 0 0 3 3 ; 2 .中船 重工 集 团公 司第 7 0 3研 究所 , 黑龙 江 哈 尔滨 1 5 0 0 7 8 ) 摘 要 :方 位 轴 系编码 器的 定 向误 差作 为 光 电 经 纬仪 的 系统误 差 ,是 可 以在 测量 前 就 测 试 出来 并
Abs t r a c t : As t h e s y s t e ma t i c e r r o r o f t h e o p t o e l e c t r o n i c t h e o d o l i t e, t h e o ie r n t a t i o n e r r o r o f t h e a z i mu t h s h a ti f n g e n c o d e r c a n b e n u mb e r e d a n d c o r r e c t e d b e f o r e m e a s u in r g. Bu t t h e o ie r n t a t i o n e r r o r ,a s t he s y s t e ma t i c e ro r ,c a n c o n s t a n t l y v a r y r a n d o ml y i n t he c o u r s e o f wo r k a n d i n e v i t a b l y ma k e g r e a t i n lu f e n c e
Ha n Gu a n g y u ,Ca o Li h u a ,H a n Gua n g z h a o
( 1 . C h a n g c h u n I n s t i t u t e o f Op t i c s , F i n e Me c h a n i c s a n d P h y s i c s , C h i n e s e Ac a d e my o f S c i e n c e s , C h a n g c h u n 1 3 0 0 3 3 , C h i n a 2 .N o . 7 0 3 R e s e a r c h I n s t i t u t e o f C h i n a S h i p b u i l d i n g He a v y I n d u s t r y C o r p o r a t i o n , Ha rb i n 1 5 0 0 7 8 , C h i n a )

振动对陀螺定向影响的探讨

振动对陀螺定向影响的探讨

振动对陀螺定向影响的探讨刘小生(南方冶金学院,江西赣州 341000)[摘要]:本文首先分析了陀螺定向时振动产生的原因,其班推导了振动对陀螺定向的影响公式,最后提出了减少振动对陀螺定向影响的措施:[美键词]:陀螺经纬仪、振动、陀螺定向[分类号]: V204陀螺经纬仪是用陀螺的力学原理制成的一种定向仪器,由于它不受时间、地点和环境条件的限制,同时观测简单方便、效率高,因此目前已被广泛应用于矿山、铁道、军事等部门的定向测量。

关于影响陀螺定向精度的因素,国内外许多学者都进行了探讨,然而到目前为止,振动对陀螺定向的影响未见到报道.为此本文进行了一些探讨。

1 振动产生的原因由于陀螺经纬仪的马达一般由定子、转子、端盖和轴承等组合件所组成。

而组合件由于加工、装配材料的稳定性以及温升等因素的影响,可能造成较高的温度梯度和温度梯度的变化,引起较大的随机重量位移,即使其重心位置发生变化.从而引起马达转子转动不平衡,由此产生强迫力矩,引起陀螺马达振动,即陀螺经纬仪振动外界条件对陀螺经纬仪也会产生振动,其来源主要有以下几个方面:①观测人员在仪器房边的走动;②观测点附近有汽车等机动车行驶;③观测地点附近有爆破冲击振动源等2 振动对陀螺定向的影响公式无论是陀螺马达振动,还是测量位置上的地面振动,最终都会反映到陀螺经纬仪上,从而使陀螺经纬仪在正常的运动之外,附加其它运动。

设陀螺经纬仪除了受重力矩之外,还受振动力矩的影响。

为了讨论方便,假设振动力矩按筒谐正弦规律变化,这时由文献- 的有关公式可得忽略空气阻力和悬带扭矩时的陀螺运动方程为α、β—分别为陀螺运动的水平角及高度角ω、ψ—分别为地球自转角速度和观测地点的纬度H、Mg一分别为陀螺仪自转动量矩和重力矩M y 、Mz一分别为振动在轴、z轴上的力矩幅值Λy、λz一分别为振动在 Y轴、z轴上的力矩变化角频率。

式中t:tl为陀螺的正常摆动运动,是振动力矩对陀螺定向影响的附加运动。

3 讨论与分析由(7)式可以看出,当存在简谐振动力矩时,陀螺的运动除正常摆动之外,还附加章动运动,以致陀螺定向时存在偏差。

光学陀螺仪的精度和稳定性的提升研究

光学陀螺仪的精度和稳定性的提升研究

光学陀螺仪的精度和稳定性的提升研究光学陀螺仪作为一种重要的地理测量仪器,广泛应用于航空、地质、天文等各个领域。

其主要原理是基于光学相干干涉的原理,通过测量转动中光传输路径的变化来测量转速,能够实现高精度的姿态角速率测量。

然而,光学陀螺仪在实际使用中面临着精度和稳定性的问题。

其中,精度问题主要与制造过程和校准技术有关,而稳定性问题则与仪器本身的结构设计和环境干扰有关。

为了提高光学陀螺仪的精度和稳定性,需要从多个方面进行研究和优化。

首先,制造过程和校准技术是提高光学陀螺仪精度的关键。

目前,光学陀螺仪常用的校准方法有零偏校正和尺度因子校正。

其中,零偏校正主要是通过零位漂移校正电路对输出信号进行补偿,而尺度因子校正则是通过对光纤的拉伸和旋转来调整系统灵敏度。

此外,制造过程中应注意陀螺旋转轴的偏心、光纤的拉伸和光学元件表面质量等问题,以确保光学路径的准直度和光轴的稳定性。

其次,稳定性问题是光学陀螺仪在实际应用中需要重点解决的问题。

光学陀螺仪常见的环境干扰包括温度变化、机械振动和电磁干扰等。

针对温度变化问题,可以通过控制仪器温度、加入温度补偿电路等方式来提高仪器的温度稳定性。

机械振动问题可以通过加强仪器的机械结构、采用隔振措施等方式来解决。

电磁干扰方面,可以采用屏蔽和去噪等方式来消除干扰信号。

值得一提的是,随着科技的不断进步,人们对光学陀螺仪的精度和稳定性的要求越来越高。

为了满足市场需要,目前已经出现了多个新型的光学陀螺仪技术。

例如,基于微型几何陀螺和微纳光机电系统(MEMS)的光学陀螺仪,采用微纳加工技术制造陀螺仪,可以大大减小器件尺寸,提高了仪器的整体性能。

此外,基于Sagnac效应的光学陀螺仪、光纤环形陀螺仪等新型技术也在不断涌现,有望在未来取代传统的光学陀螺仪。

总之,提高光学陀螺仪的精度和稳定性是一个复杂而繁琐的工作,需要从多个方面进行研究和优化。

随着新技术的不断涌现和发展,光学陀螺仪在未来应用中的表现也将得到进一步提升。

陀螺经纬仪观测方法研究与应用

陀螺经纬仪观测方法研究与应用

陀螺经纬仪观测方法研究与应用【摘要】陀螺经纬仪(gyro theodolite)是带有陀螺仪装置、用于测定直线真方位角的经纬仪。

其关键装置之一是陀螺仪,简称陀螺,又称回转仪。

陀螺经纬仪的用途在于它能够确定真北方向(子午面)在水平度盘上的读数,在跟踪状态下即陀螺轴进动(摆动)中心所对应的水平度盘读数,求M的方式不同,确定了两大类陀螺经纬仪定向观测方法:跟踪式与不跟踪式。

本文对观测精度进行分析后总结出观测方法、注意事项。

【关键词】陀螺经纬仪;观测方法;研究与应用引言陀螺经纬仪(见图1)主要由一个高速旋转的转子支承在一个或两个框架上而构成。

具有一个框架的称二自由度陀螺仪;具有内外两个框架的称三自由度陀螺仪。

经纬仪上安置悬挂式陀螺仪,是利用其具指北性确定真子午线北方向,再用经纬仪测定出真子午线北方向至待定方向所夹的水平角,即真方位角。

指北性,是指悬挂式者在受重力作用和地球自转角速度影响下,陀螺轴将产生进动、逐渐向真子面靠拢,最终达到以真子面为对称中心,作角简谐运动的特性。

确定真子午线北方向的常用方法,有中天法和逆转点法。

图1 陀螺经纬仪目前主要应用于矿用巷道施工测量,以及盾构掘进中的水平及真北方向测量,可大大弥补导线过长所造成的精度损失。

1 陀螺经纬仪观测方法简介1.1 逆转点法逆转点法是一种最基本的陀螺定向方法。

用逆转点法进行定向观测时,要求照准部处于跟踪状态,即在观测过程中使目镜分划板的零刻线始终与陀螺灵敏部的摆动光标相重合。

当跟踪陀螺灵敏部到逆转点时,在经纬仪水平读盘上读数u1;跟踪到另一个逆转点时,在经纬仪水平读盘上读数u2。

连续读取五个逆转点读数u1、u2、u3、u4、u5,取舒勒平均值计算结果。

五个读数可以得到三个舒勒平均值N1、N2、N3:则一次测定陀螺方位角的平均值为:N均=(N1+N2+N3)/3=(u1+3u2+4u3+3u4+u5)/12。

1.2 中天法陀螺经纬仪照准部固定不动,当灵敏部的摆动光标线通过目镜分划板零刻线时,在秒表上读取中天时间ti,光标线到达逆转点时,在目镜分划板上读取摆幅格值aE和aW,取连续的五个中天时间t1、t2、t3、t4、t5,依此求得陀螺北方向值N。

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般 为几 个月和几 年 , 每 台 仪 器的 长 期漂 移 常 , 保 证 定 向精 度 。
周 期一 般不 同。 在实 际 使 用 中 , 短 期 漂移 的
跟 踪逆 转 点法 、 中天 法 和 陀螺 静止 位 置 法 等 分 为 三 级 、 二级和初级 漂移。 因此 , 在 使 用
子 支撑 在 一 个或 两个 框 架上 而构 成 。 ( 4 ) 陀 螺 经纬 仪 漂移 因素 。 陀 螺 经 纬 仪
( 7 ) 陀 螺 经 纬 仪 电 源 作业 前应 充 足 电 ,
挂式陀螺仪, 其 关 键 装 置 是陀 螺 仪 , 简称 陀 的 漂 移 主 要 分 长 期 和 短 期 。 长 期 漂移 周 期 防止 电压 的 逐 渐 衰 减 引起 陀螺 定 向数 据 异
定 直 线真 方 位角 的经 纬 仪 , 主 要应 用 于矿 山 用 于 灵 敏部 , 引发平 衡 位 置发 生 改 变 , 而 且 来 建立 仪 器 随 时 间漂 移 曲线 , 根 据 曲线 , 选
水 平及真 北 方 向测 量 , 不受时 间 和环 境 的影 成 陀 螺 经纬 仪测 量 精度 的 降 低 。 响, 观 测 简单方 便 , 效 率高 。 经纬 仪 上安 置悬 螺, 主 要 由一 个绕 陀 螺 轴高 速旋 转的 刚 体转
和 实践 意 义 。
如适 宜 的温 度及 稳 定 的 电压等 。 ( 5 ) 在陀 螺 灵敏部 处 于 锁紧状 态 、 马达 又 ( 6 ) 针对某 仪器, 可 以 在 较 长 时 间 内连 定 向的 稳 定 性 及 系统 性 的 漂 移 规 律 。 从 而 择 最 佳 的 观 测 时 段 进 行 测 量 有利 于 提 高 定
1 陀螺 经 纬仪 组 成与 测量 原 理
陀螺 经纬 仪 是 带有 陀 螺仪 装 置 、 用 于测 带 与导 流 丝 产生 形 变 , 出现 一种 干扰 力矩 作 施 工测 量 、 隧 道 施 工测 量以 及 盾 构掘 进 中的 此 平 衡 位 置 的 改变 具 有 不 确 定 性 , 从 而 造
可 以分 析 出 陀 螺 经 纬 仪 仪 器 常数 变 化 规 律 和 稳 定性 , 选 准 目标 可 以 是 照 准 误 差较 小
仪 质量 的 重 要 指 标 , 但是在测量过程中, 很 非 常 复 杂 , 仅 依 靠 厂 家 采 取 的 温 度 补 偿 不 于 锁 紧状态 , 防 止 悬挂带 和 导流 丝受 损伤 。
随 着 科 学 技 术 和 各 种 测 量 技 术 的 发
展, 陀 螺 经 纬 仪 的出 现 改变 了传 统 采 用的 几
的要求较 高, 影 响 测 量 精 度 的 环 境 因素 很 情 况 , 尝 试 建 立 温 度 补 偿 模 型 来 减 少 温 度 多, 其 中温 度 对 其影 响 最 大 , 有 的仪 器 厂家 对 测 量精 度 的影 响 。 ( 3 ) 在 启 动 陀 螺 马达 到 额 定 转 速 之 前 和
TE C HN 0L 0G Y I N F : 0R MAT 1 0N




影响 陀螺 经 纬仪 定 向精 度的因 素研 究 ①
王革学 王宝 山 ( 河南理工大学测绘与国土信息工程学院 河南焦作
4 5 4 0 0 0 )
摘 要 : 定向精度 是一个 评价 陀螺经纬仪质量的重要 指标。 本文对影响陀螺经纬仪测量精度 的因素进行 了 研究, 并结合多年工程实践经验 , 提
多因 素都 会影 响其 测 量 精 度。 通 常 情况 下,
陀 螺 经纬 仪 的 定 向 精度 误 差 都 控 制 在 出 厂 能 很好 的消 除 这种 影 响 。 ( 2 ) 经纬仪与陀螺仪 连按时因素。 经 纬
时 的标 称 范 围之 内 , 但是 由于 受 制 造 工艺 水 仪 与 陀 螺 仪 通 过 固定 在 照 准 部 上 的 过渡 支
平 的 限制 、 仪 器的 使 用状 况 、 以 及 外 界 条 件 架 进行 连 接 , 每 次定 向的 时 候都 需 要将 陀 螺 的 固 定 目标 , 也可以采 用平行 光管作 为目 的影响, 均 可 能 导 致 定 向精 度 降 低 , 满 足 不 仪 安置 于 经 纬 仪 的 支架 上 , 因此 , 由于每 次 标 , 在 室 内测 量 时要 保 持 良好 的环 境 条 件, 了测 量 的 实 际要 求 。 所 以 对 陀 螺 经 纬 仪 定 的 拆 卸 与安 装 , 可能 会 影 响 测量 时 的精 度 。 向 精 度 的 分 析 与研 究具 有 重要 的 理 论 价 值
出了 一些提高陀螺 经纬仪测量精度的方法和建议。对使用陀螺经纬仪从事测量的工程技 术人 员有一定的参 考和借錾作用。 关键词 : 陀螺经纬仪 定向精度 影响因素
中图分类号 : T H 7 6 1
文献 标识码 : A
文章编 号: 1 6 7 2 — 3 7 9 1 ( 2 0 1 3 ) 0 8 ( c ) 一 0 0 3 4 — 0 1
向精 度 。
( 3 ) 摆 动 平 衡 位 置 改 变 的 影 响 因素 。由 变 化, 或 灵 敏 部 件 内部 温 度 的 变 化 也 会 造
于 电源 电 压 频 率 的 改 变 会 造 成 角 动 量 发 生 在 高速旋 转时 , 严禁搬 动 和 水平旋 转 仪 器。 成 重心位移 以及温度升 高, 从 而 造 成 悬 挂 续 观 测 测 量 结 果 , 来 分 析 确 定 仪 器 长 时 间
何定 向方 式 , 并 在 矿 井 的多种 测 量 中得 到 了 在 仪 器 内部 对 测 量 结 果 进 行 了温 度补 偿 处 广泛 的应用 。 而 定 向精 度是 评 价 陀 螺 经纬 理 , 但 温 度 对 测 量结 果 的影 响 是 中 , 陀 螺 灵敏部 必须 处 ( 4 ) 在使 用 时 , 建立 高 精度 室 内已知 边 ,
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