测绘专业实验实习—— 陀螺仪定向原理
测绘专业实验实习—— 陀螺仪定向原理与方法介绍
的摆幅；
记录陀螺通过零指标线的 时间。
1.6 定向边坐标方位角计算
以一个测回测定测线方向值，前后两测回的互差符合限差 时，取其平均值作为测线方向值。定向边坐标方向角的计 算步骤如下：
陀螺方位角=测线方向值-陀螺北方向值 地理方位角=陀螺方位角+仪器常数 坐标方位角=地理方位角-子午线收敛角
仪器常数可在已知方位角的导线上或三角点测定，按下式 计算出：
仪器常数测量地理方位角时可用到，一般在用于煤矿 金属 矿进行陀螺方位角及控制导线测量时用不到仪器常数。
2 索佳GPX陀螺全站仪原理与方法
索佳 GP-1
致谢
The end, thank you!
1.3 精密定向（逆转点法）
பைடு நூலகம்
要求粗定向误差≤±2°；
粗定向后下放陀螺，摆幅 控制在5~8格之间；
使用全站仪水平微动螺旋 跟踪并记录逆转点
N1
1 2
a1
2
a3
a2
N2
1 2
a2
2
a4
a3
……
N
N n2
1.4 精密定向（中天法）
要求粗定向误差≤±20′； 粗定向后下放陀螺，摆幅
1、陀螺全站仪的操作
L 1 2 a1 a3 2 a2
1.1 陀螺仪悬挂带零位观测
原理
悬挂零位是指陀螺马达不转时，陀螺灵敏部受悬带和导 流丝扭力作用而引起扭摆的平衡位置，即扭力矩为零的 位置。
在陀螺观测开始之前和结束之后，要作悬带零位观测， 观测3次。相应简称为测前零位和测后零位观测。
简述陀螺经纬仪定向的主要内容
简述陀螺经纬仪定向的主要内容
陀螺经纬仪定向是指使用陀螺经纬仪来定位和导航时，对载体位置、航向、航速等进行定向的一种技术。
这种技术由三部分组成：陀螺经纬仪、信号处理器和定位数据库。
一、陀螺经纬仪
陀螺经纬仪（gyroscopic compasses）是一种采用陀螺仪原理的测量仪器，它能够测出地球自转和航行距离。
它的主要原理是：假设地球的自转旋转方向不变，空间内的惯性外框与地球的外框是一致的，那么只需要知道航行距离就可以测量出地球的旋转角度。
陀螺经纬仪由一组大型陀螺仪和支架组成，可以测量地球自转的旋转角度。
二、信号处理器
陀螺经纬仪的信号处理器是解算陀螺经纬仪测量出的地球自转
角度，并将其转换成地球表面上航行对应的航向方位和航行距离，以及航行者在地球表面上的经纬度位置。
三、定位数据库
定位数据库提供了载体在地球表面上定位时，所需要的地理信息，包括航行者所在地点经纬度、海拔高度、地形、气候等。
定位数据库中的信息是通过GPS和地形测量技术来收集的，可以提供精确的定位信息，这些信息的汇总就是定位数据库。
以上就是陀螺经纬仪定向的主要内容。
陀螺经纬仪定向主要依靠陀螺经纬仪、信号处理器以及定位数据库等来实现载体定位、航向定位和航行距离测量。
陀螺经纬仪定向技术已经广泛应用于航空、商业
航行、军事行动及旅游导游等方面，在实现人与机器的协同智能定位方面发挥着重要作用。
陀螺定向应用
纬仪中的读数。 • （2）测前零位测量 • 在精密定向前，陀螺马达不转时，测定陀螺灵敏
部受悬挂带和导流丝扭力作用而引起扭摆的平衡 位置，就是扭力矩为零的位置。
陀螺定向应用
• （3）精密定向 • 精确测定已知边和定向边的陀螺方位角。 • （4）测后零位测量 • 在精密定向后，陀螺马达不转时，测定陀螺灵敏
四、陀螺经纬仪的结构 • 1．基本结构
• 大部分陀螺经纬仪采用上架式结构，由陀螺仪、 经纬仪、供电电源和三脚架四部分组成，其中电 源由逆变器和充电电池组成。充电电池提供电力， 逆变器将二相电流转变成三相交流电，从而使陀 螺马达产生旋转。
陀螺定向应用
GAK－陀1螺型定向陀应螺用 经纬仪
陀螺定向应用
• 以陀螺仪旋转轴x轴为基准，将水平分量ω1可以 再分解成两个互相垂直的分量ω3（沿y轴）和ω4 （沿x轴）。ω3叫做地球自转有效分量，对陀螺 仪轴的进动有影响。
陀螺定向应用
4．陀螺仪轴对地球的相对运动
陀螺仪轴对子午面的相对运动示意图
陀螺定向应用
二、陀螺经纬仪定向的方法
• 1.陀螺经纬仪定向的作业过程
GAK－1陀螺仪结构示意图
• （1）陀螺灵敏部
• 陀螺的核心是陀螺马达，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，用两根导 流丝和悬挂带及其旁路结构给其供电，悬挂柱上 安装有反光镜，整个构成陀螺灵敏部。
• （2）反射式光学系统
• 高精度的陀螺经纬仪大部分采用反射式光学系统， 其优点：
第一节 陀螺经纬仪简介
陀螺定向应用
一、陀螺经纬仪定向
• 陀螺经纬仪是将陀螺仪和经纬仪（现代多采用全 站仪）结合在一起的集光、机、电于一体的精密 测绘仪器，用于精确测定未知边（或待定边）的 方位。它不受时间和地形环境的限制，不论已知 边和待定边的距离远近，一次传递方位，观测简 单、方便，效率高，能保证很高的定向精度，是 一种先进的定向仪器。
陀螺定向原理
陀螺定向原理
陀螺定向原理是一种利用陀螺仪的运动特性来实现定向的技术。
陀螺仪是一种测量旋转的装置，通过测量其内部陀螺的运动，可以确定物体的旋转方向和速度。
陀螺定向原理的基本原理是基于陀螺仪的两个重要性质：旋转保持和陀螺效应。
旋转保持是指陀螺保持一定转速和转向的性质。
当陀螺仪一定速度旋转时，无论外部如何施加力或转动它，它都会保持原来的转速和转向。
这意味着陀螺仪的转轴可以作为一个稳定的参考方向。
陀螺效应是指陀螺仪在转速改变或转向时会出现的效应。
当陀螺仪一定速度旋转时，改变其转轴方向会产生一个力矩，使其发生预cess。
基于以上原理，陀螺定向技术可以通过测量陀螺仪的转速和转向，来确定物体的姿态和方向。
具体的方法包括使用多个陀螺仪组成陀螺仪组，通过互相比较来校正误差，以及使用加速度计等其他传感器来辅助定向。
总结来说，陀螺定向原理利用陀螺仪的旋转保持和陀螺效应特性，通过测量陀螺仪的转速和转向来实现物体的定向。
这种技术在导航、航天、航海等领域具有广泛的应用。
陀螺仪工作原理
陀螺仪工作原理陀螺仪是一种用来测量和维持飞行器、船舶、导弹等方向稳定的重要仪器。
它的工作原理主要基于陀螺效应和角动量守恒定律。
陀螺仪的工作原理可以简单地概括为，利用陀螺仪的旋转惯性来保持物体的方向稳定。
首先，让我们来了解一下陀螺效应。
当一个陀螺仪在空间中旋转时，它会产生一个称为陀螺效应的现象。
这个现象表现为，当一个旋转的陀螺仪受到外力作用时，它会产生一个垂直于外力和陀螺仪旋转轴的力，这个力会导致陀螺仪产生一个旋转的倾向。
这就是陀螺效应，它是陀螺仪工作的基础。
其次，让我们来看一下角动量守恒定律。
根据角动量守恒定律，一个旋转的物体在没有外力作用的情况下，其角动量大小和方向保持不变。
这意味着，当陀螺仪旋转时，它的角动量会保持不变，这使得陀螺仪可以在受到外力作用时产生一个相对稳定的旋转方向。
基于以上两点原理，陀螺仪的工作原理可以总结为，利用陀螺效应和角动量守恒定律，通过陀螺仪旋转产生的稳定角动量，来维持物体的方向稳定。
当物体受到外力作用时，陀螺仪会产生一个相对稳定的旋转方向，从而保持物体的方向稳定。
在实际应用中，陀螺仪通常由旋转的转子、支撑结构和检测装置组成。
旋转的转子是陀螺仪的核心部件，它通过高速旋转产生稳定的角动量。
支撑结构用来支撑和保持转子的旋转，同时减小外部干扰对转子旋转的影响。
检测装置则用来检测陀螺仪的旋转状态，将其转化为电信号输出。
总的来说，陀螺仪的工作原理是基于陀螺效应和角动量守恒定律的，利用陀螺仪旋转产生的稳定角动量来维持物体的方向稳定。
在飞行器、船舶、导弹等领域，陀螺仪的应用非常广泛，它为这些设备的方向稳定提供了重要的支持。
通过深入理解陀螺仪的工作原理，我们可以更好地应用和维护这一重要的导航仪器。
陀螺定向原理
陀螺定向原理
陀螺定向是一种利用陀螺仪原理实现方向控制的技术。
陀螺仪是一种利用陀螺效应来测量方向的仪器，通过陀螺仪的作用，可以实现飞行器、船舶、导弹等的定向控制。
本文将介绍陀螺定向的原理及其应用。
陀螺效应是指陀螺在运动时会保持自身方向不变的物理现象。
利用这一原理，可以制造出陀螺仪来测量方向。
陀螺仪通常由陀螺转子、支承结构和检测器组成。
当陀螺转子受到外力作用时，会产生陀螺效应，使得陀螺转子的方向保持不变。
检测器可以测量陀螺转子的方向，从而得到所需的方向信息。
在陀螺定向中，陀螺仪通常安装在需要进行定向控制的飞行器或船舶上。
通过测量陀螺仪的输出，可以得到飞行器或船舶的当前方向，从而实现定向控制。
陀螺定向具有响应速度快、精度高的特点，适用于各种复杂的环境下。
陀螺定向的应用非常广泛，其中包括航空航天、船舶、导弹等领域。
在航空航天领域，陀螺定向被广泛应用于飞行器的姿态控制和导航系统中。
在船舶领域，陀螺定向可以帮助船舶实现精准的航行。
在导弹领域，陀螺定向可以帮助导弹实现精确的飞行轨迹。
总的来说，陀螺定向是一种利用陀螺仪原理实现方向控制的技术。
通过测量陀螺仪的输出，可以得到飞行器或船舶的当前方向，从而实现定向控制。
陀螺定向具有响应速度快、精度高的特点，适用于各种复杂的环境下。
在航空航天、船舶、导弹等领域有着广泛的应用前景。
陀螺经纬仪定向实习报告
实习报告：陀螺经纬仪定向实习一、实习目的与要求本次实习旨在了解陀螺经纬仪的定向原理，熟悉陀螺经纬仪的结构及使用方法，掌握陀螺经纬仪定向的基本操作和数据处理方法。
实习要求如下：1. 了解陀螺经纬仪的定向原理和结构特点；2. 学会使用陀螺经纬仪进行定向测量；3. 掌握陀螺经纬仪定向数据的精确处理方法；4. 能够对陀螺经纬仪的稳定性进行初步评价。
二、实习时间与地点实习时间：2021年xx月xx日实习地点：xx学院实验实习基地三、实习内容与过程1. 实习准备在实习开始前，指导老师为我们讲解了陀螺经纬仪的基本原理、结构和使用方法，并强调了实习过程中的安全注意事项。
我们认真听讲，并记录了关键知识点。
2. 实习操作根据实习指导书，我们分组进行了陀螺经纬仪的定向操作。
实习过程中，我们严格遵循操作规程，确保了数据的准确性。
（1）陀螺仪悬挂与零位观测首先，我们将陀螺仪悬挂在三脚架上，调整至水平状态。
然后，进行零位观测，确保陀螺仪的零位误差在允许范围内。
（2）陀螺仪定向测量利用逆转点法和中天法进行陀螺仪的定向测量。
我们首先确定起始方向，然后按照测回法观测水平角。
在观测过程中，我们严格控制对中误差和整平误差，确保了测量数据的可靠性。
（3）数据处理根据测回法观测到的水平角数据，我们计算了各测回角的平均值，并进行了误差分析。
同时，我们还计算了测站坐标方位角，为后续测量工作提供了依据。
3. 实习成果与分析通过实习，我们掌握了陀螺经纬仪的定向操作方法，了解了陀螺经纬仪在实际测量中的应用。
同时，我们学会了如何处理陀螺经纬仪测量数据，并对测量结果进行了分析。
四、实习心得与体会通过本次实习，我们对陀螺经纬仪的定向原理和操作方法有了更深入的了解。
实习过程中，我们学会了如何应对各种实际问题，提高了自己的动手能力。
同时，我们也认识到了陀螺经纬仪在测量工作中的重要性，为今后从事相关领域的工作奠定了基础。
总之，本次实习使我们受益匪浅。
在今后的学习和工作中，我们将继续努力提高自己的专业技能，为我国测量事业贡献自己的力量。
实验九 陀螺经纬仪的认识与定向测量
实验九、陀螺经纬仪的认识与定向测量
1、实验目的
陀螺仪是一种将陀螺仪和经纬仪结合在一起的仪器。
通过实验了解和掌握陀螺仪的构造、测量原理和应用。
2、性质：实践性教学环节。
3、要求：掌握陀螺经纬仪的观测步骤、方法；变形测量等级；每小组成员合作完成沉降监测、每人独立计算成果；监测网稳定性分析利用其他时间完成（见附题）。
4、时间：课堂2个学时，室外实习2个学时。
其中老师辅导性讲解、学生实际操作2个学时。
5、实习小组与地点：学生4～5人一个小组，对花园学校某高层建筑物如综合实验楼、图书馆、教学楼等上布置的沉降点进行沉降观测。
6、实习内容：根据下沉广场某点作为测站，周围附近某一知为待定方向点，进行两期沉降观测。
周期间隔可为两周或根据本课程进度安排。
两期观测完毕进行沉降值推算并填入监测点沉降表格，进行沉降分析。
7、每组工具：精密陀螺仪1台；电脑1台（GIS机房）。
8、实习步骤
（1）外业观测－对某建筑物的沉降观测；
（2）高差、高程以及沉降值的推算；
（3）图表表示与变形分析。
陀螺全站仪实习报告
一、实习时间：2023年5月15日-2023年5月19日二、实习地点：XX大学工程测量实验室三、实习目的：1. 熟悉陀螺全站仪的基本构造、工作原理及操作方法。
2. 通过实际操作，掌握陀螺全站仪在工程测量中的应用。
3. 提高动手能力和实际操作技能。
4. 深化对工程测量知识的理解。
四、实习内容：1. 陀螺全站仪的基本构造陀螺全站仪是一种集全站仪、陀螺仪、GPS、水准仪等功能于一体的新型测量仪器。
它主要由主机、三脚架、棱镜、棱镜架、数据线等组成。
2. 陀螺全站仪的工作原理陀螺全站仪通过陀螺仪实时测量地球自转角速度，结合全站仪的测角、测距功能，实现高精度定位、定向和测量。
3. 陀螺全站仪的操作方法（1）开机与自检1）打开主机电源，等待系统自检完成。
2）检查仪器状态，确保仪器正常。
（2）架设仪器1）将三脚架展开，调整高度。
2）将仪器放置在三脚架上，调整水平。
3）安装棱镜，确保棱镜与仪器对准。
（3）测量1）进入测量模式，设置测量参数。
2）进行水平角、垂直角、距离测量。
3）记录测量数据。
4）关闭仪器，整理仪器。
五、实习步骤：1. 实习第一天：了解陀螺全站仪的基本构造、工作原理及操作方法。
2. 实习第二天：在指导老师的带领下，进行陀螺全站仪的实际操作，包括架设仪器、测量、数据记录等。
3. 实习第三天：独立完成陀螺全站仪的测量任务，包括控制点测量、碎部点测量等。
4. 实习第四天：进行陀螺全站仪的数据处理，包括坐标计算、误差分析等。
5. 实习第五天：总结实习经验，撰写实习报告。
六、实习心得：1. 通过本次实习，我对陀螺全站仪有了更深入的了解，掌握了其基本操作方法。
2. 实际操作过程中，我体会到陀螺全站仪在工程测量中的应用优势，如高精度、快速测量等。
3. 在实习过程中，我学会了如何与团队成员协作，共同完成测量任务。
4. 通过本次实习，我提高了自己的动手能力和实际操作技能，为今后从事工程测量工作打下了坚实基础。
5. 在实习过程中，我认识到严谨的工作态度和细致的操作是保证测量精度的重要因素。
陀螺定向原理的应用
陀螺定向原理的应用1. 介绍陀螺定向原理是指通过利用陀螺仪的特性来实现定向控制的技术。
陀螺仪是一种测量旋转速度和角度的设备，其原理基于角动量守恒定律。
陀螺定向技术在航空、航海、导航等领域有着广泛的应用。
2. 陀螺定向的优势陀螺定向相比传统的导航技术有以下优势： - 精度高：利用陀螺仪的高精度测量能力，可以实现精确的定向控制。
- 实时性强：陀螺仪可以实时测量旋转速度和角度，使得定向控制能够在实时性要求较高的场景中应用。
- 抗干扰能力强：陀螺仪本质上是利用角动量守恒来测量旋转，不受外界干扰影响，具有较强的抗干扰能力。
3. 陀螺定向的应用领域陀螺定向技术在以下领域有着广泛的应用： ### 3.1 航空航天领域 - 飞行器定向控制：陀螺定向技术可以用于飞行器的姿态控制，保证飞行器在空中的稳定飞行。
- 导航系统：陀螺定向技术可以用于航空器的导航系统，提供精确的定位和方向控制功能。
3.2 航海领域•船舶定向控制：陀螺定向技术可以用于船舶的航向控制，保证船舶在海上航行时的稳定性。
•导航系统：陀螺定向技术可以用于船舶的导航系统，提供精确的定位和方向控制功能。
3.3 导航领域•惯性导航系统：陀螺定向技术可以与加速度计等设备组合成惯性导航系统，用于提供精确的位置和方向信息。
•车载导航系统：陀螺定向技术可以用于车载导航系统，提供精确的导航和定位功能。
4. 陀螺定向原理及工作方式陀螺定向原理基于陀螺仪的工作方式。
陀螺仪内部含有旋转的陀螺，当陀螺仪受到外界力矩作用时，陀螺会产生一个垂直于力矩方向的角动量，力矩越大，旋转速度越快。
利用这一原理，陀螺定向通过测量陀螺仪的旋转速度和角度来实现定向控制。
陀螺定向的工作过程如下： - 步骤1：初始化陀螺仪，将陀螺仪放置在初始位置并进行校准，使得陀螺仪的输出为零。
- 步骤2：测量陀螺仪的旋转速度和角度。
陀螺仪通过内部的传感器测量旋转速度和角度，并将结果输出。
- 步骤3：根据测量结果进行定向控制。
陀螺全站仪实习报告
陀螺全站仪实习报告一、前言在全站仪的发展历程中，陀螺全站仪作为一种高精度、高稳定性的测量仪器，已经在工程测量、地形测绘、建筑施工等领域发挥着重要作用。
此次实习，我有幸接触到陀螺全站仪，并通过实际操作，对其工作原理和应用有了更深入的了解。
二、实习内容1. 陀螺全站仪的基本结构及工作原理陀螺全站仪由陀螺仪、测角仪、测距仪和数据处理系统组成。
其中，陀螺仪是核心部分，用于测量地球自转产生的恒速运动，测角仪用于测量角度，测距仪用于测量距离，数据处理系统用于处理数据。
2. 陀螺全站仪的操作及使用方法在实习过程中，我学习了陀螺全站仪的操作及使用方法，包括仪器的开机、关机、角度测量、距离测量、数据传输等基本操作。
同时，我还掌握了如何进行仪器的日常维护和故障排除。
3. 陀螺全站仪的实际应用实习期间，我参与了陀螺全站仪的实际应用，包括地形测绘、建筑施工测量等。
通过实际操作，我深刻体会到了陀螺全站仪在测量工作中的优越性，如高精度、高稳定性、快速测量等。
三、实习心得1. 陀螺全站仪的精度高、稳定性好陀螺全站仪采用陀螺仪作为核心测量部件，其测量精度受到地球自转的影响，具有较高的稳定性。
在实际测量过程中，我感受到了陀螺全站仪在角度和距离测量方面的精确度，以及其在长时间测量中的稳定性。
2. 陀螺全站仪操作简便，易于学习和掌握陀螺全站仪的操作界面清晰，功能分区明确，便于学习和掌握。
在实习过程中，我较快地熟悉了仪器的操作方法，并在实际应用中逐渐提高了操作速度和准确性。
3. 陀螺全站仪在实际应用中具有广泛的前景通过实习，我了解到陀螺全站仪在工程测量、地形测绘、建筑施工等领域具有广泛的应用前景。
随着我国基础设施建设的不断发展，陀螺全站仪在这些领域的作用将更加重要。
四、总结通过此次实习，我对陀螺全站仪有了更深入的了解，掌握了其基本操作和使用方法，并在实际应用中提高了自己的测量技能。
同时，我也认识到了陀螺全站仪在工程测量领域的重要地位和广泛应用。
测绘专业实验实习—— 陀螺仪定向原理
而地球的自转又使陀螺产生指向力矩，使陀螺仪的进动围绕子午面进 行。当陀螺仪主轴X越接近子午面，指向力矩越小，当X轴指向子午面 （即为零时），则指向力矩为零，但此时陀螺仪因惯性的作用以最 快的速度通过子午面。
当陀螺仪主轴X远离子午面时，相反方向的指向力矩使陀螺仪的进 动 速度慢慢降低，直至达到平衡点而停止。
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
7. 陀螺仪定向作业流程 （4）子午线收敛角的计算与改正
子午线收敛角γ 坐标北方向与真北方向之间的夹角，其符号由安置 全 站仪的位置确定，在中央子午线以东为正，以西为负。
（B为纬度，l为经差） 最后，地下定向边的坐标方位角为：
0 = t + - γ
注： 如必要，在上式中还需加入零位改正。
2.3 陀螺仪的分类
陀螺经纬仪
上架式
全站式陀螺仪
上架式
全自动全站式陀螺仪
下架式
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
2.4 陀螺仪的基本结构
陀螺仪的结构
悬挂带
全站式陀螺仪是将陀螺仪安放 在全站仪之上而构成的，其中
陀螺
陀螺仪部分的基本结构如右 图。
分划板
目镜筒
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
4. 陀螺仪的基本结构2. Nhomakorabea陀螺仪定向原理与使用方法
2.5 全站仪陀螺仪的操作 （3）精密定向－逆转点法
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
2.5 全站仪陀螺仪的操作
（4）精密定向－中天法
首先通过逆转点法确定陀螺北方向在±20′之内，然后托起陀螺；再次下 放陀螺使其摆幅在8－10格之间，用中天法开始观测；至少测量2个周期。
陀螺定向原理
陀螺定向原理
陀螺定向原理是指利用陀螺仪的旋转稳定性进行导航定向的原理。
陀螺仪是一种可以感知和测量角速度的装置，通常由一个旋转的转子和测量器构成。
在没有外力作用时，陀螺仪转子会保持一定的旋转速度和方向不变。
利用陀螺定向原理进行导航定向的关键是利用陀螺仪的旋转稳定性。
在导航过程中，陀螺仪的转子会受到地球自转的影响，使得转子的旋转方向和地球自转的方向保持一致。
通过测量陀螺仪转子的旋转速度和方向，可以得到导航定向所需的信息。
具体而言，陀螺定向原理可以通过以下步骤实现：
1. 初始化：将陀螺仪放置在一个水平的位置上，使得转子的旋转轴与地球自转轴垂直。
2. 校准：根据陀螺仪的测量器的输出，对陀螺仪进行校准，使得输出准确反映陀螺仪的旋转速度和方向。
3. 测量：通过测量陀螺仪转子的旋转速度和方向，得到导航定向所需的信息。
4. 计算：利用测量的陀螺仪数据进行计算，推算出导航的位置和方向。
陀螺定向原理利用了陀螺仪转子的旋转稳定性，使得导航定向可以在没有外界参考的情况下进行。
这种原理被广泛应用于航
空、航海、导弹制导等领域，为导航定向提供了一种可靠的方法。
陀螺仪原理实验指导书1[1]
![陀螺仪原理实验指导书1[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/e3c418679b6648d7c1c74612.png)
陀螺仪原理实验指导书王军惯性导航实验室惯性技术基础实验(一)——陀螺特性一、陀螺仪陀螺仪的基本结构如图1，中间是一个转子，转子的轴叫主轴，又称Z轴。
转子和主轴还可以绕水平轴（又称Y轴）转动；又可以绕垂直轴（又称Z轴）转动。
这样，陀螺仪的主轴可以指向空间任何方向。
这种陀螺仪称为自由陀螺仪。
图1 陀螺仪基本结构为讨论方便，我们规定用“右手法则”来确定主轴旋转的正方向，右手握拳，拇指与四指垂直，四指顺着转子的转动方向，拇指所指的方向就是主轴的正方向。
我们实验室所用的陀螺仪为电动陀螺仪，是航海型电罗经回转球里的一个陀螺马达，所用电源为三相110V 330周。
正常转速为19800转/分。
由于转速比较高，陀螺特性就比较明显。
二、陀螺仪第一特性——定轴性当陀螺仪的转子尚未旋转之前，我们就不能从它的装置中察觉出它与通常的非陀螺体有任何不同的现象。
关于非陀螺体，这里所指的是实验以前不具有动量矩的物体。
当陀螺仪的转子以高速绕其极轴Z旋转时，不管怎样移动或转动它的座底。
如图2主轴在空间所指的方向不变。
主轴指向的稳定与否，决定于转子的转速与重量。
转速高、重量重、指向性就强。
指向性强的陀螺仪，即使受到短时间的强烈冲击加于平衡环上时，对主轴原来的位置却不会产生明显的效果。
tH=d d 若支撑摩擦力矩很小可忽略不计时，又当外力矩为零，即0=M ，则：0d d =tH该式表示动量矩H 在瞬刻时间内没有变化，即表示陀螺转子动量矩H 大小不变，方向也不变。
因此陀螺仪主轴的指向就不变。
三、陀螺仪的第二特性——进动性在外加力矩作用下，陀螺仪运动的特性发生变化，加在陀螺仪外平衡环上的力矩会引起陀螺仪绕内平衡环轴而旋转。
反之，加在内平衡环上的力矩，会引起陀螺仪绕外平衡环轴而旋转。
当外加力矩的方向改变时，则平衡环的转动方向也随之改变。
假设有一外力F 作用在陀螺仪的主轴上，如图3，如果转子是不动的，那么主轴就要沿着F 力的作用方向向下运动。
它使整个转子绕着Y 轴转动。
陀螺经纬仪实习报告
一、实习背景陀螺经纬仪是一种高精度的测量仪器，广泛应用于地质勘探、工程测量、海洋测量等领域。
本次实习旨在使同学们了解陀螺经纬仪的原理、构造、使用方法及操作流程，提高同学们的实际操作能力。
二、实习目的1. 熟悉陀螺经纬仪的原理、构造及使用方法；2. 掌握陀螺经纬仪的操作流程及注意事项；3. 提高同学们的实际操作能力，为今后从事相关领域工作打下基础。
三、实习内容1. 陀螺经纬仪的原理及构造陀螺经纬仪是利用陀螺仪和经纬仪相结合的测量仪器，通过陀螺仪的稳定性实现方位角的测量，经纬仪则用于测量水平角。
陀螺经纬仪主要由以下几个部分组成：（1）陀螺仪：陀螺仪是陀螺经纬仪的核心部分，其主要功能是提供稳定的方位角。
（2）经纬仪：经纬仪用于测量水平角，是陀螺经纬仪的辅助部分。
（3）三脚架：三脚架用于支撑陀螺经纬仪，保证仪器在测量过程中稳定。
（4）棱镜：棱镜用于反射目标点发出的光线，使光线通过仪器进行测量。
2. 陀螺经纬仪的操作流程（1）安装：将陀螺经纬仪放置在三脚架上，调整三脚架的高度和稳定性。
（2）对中：将陀螺仪的轴心与测站点中心对齐，确保测量精度。
（3）整平：调整陀螺仪的倾斜角度，使仪器水平。
（4）瞄准：通过瞄准器瞄准目标点，使目标点位于瞄准器中心。
（5）观测：读取陀螺仪和经纬仪的读数，记录观测数据。
（6）计算：根据观测数据，计算目标点的方位角和水平角。
3. 注意事项（1）操作过程中要确保仪器稳定，避免因振动导致测量误差。
（2）对中和整平是保证测量精度的关键，要严格按照操作规程进行。
（3）观测时要保持瞄准器与目标点的距离适中，避免因距离过近导致瞄准误差。
（4）记录观测数据时，要确保数据的准确性，避免因记录错误导致计算误差。
四、实习心得通过本次实习，我对陀螺经纬仪有了更深入的了解，掌握了其原理、构造、使用方法及操作流程。
以下是我的一些心得体会：1. 陀螺经纬仪是一种高精度的测量仪器，在工程测量、地质勘探等领域具有广泛的应用。
陀螺全站仪实习报告目的
一、前言随着我国测绘科技的不断发展，陀螺全站仪作为一种先进的测量仪器，在工程建设、地理信息、国防等领域发挥着越来越重要的作用。
为了提高我国测绘人员的专业技能，培养具有创新精神和实践能力的测绘人才，本次陀螺全站仪实习报告旨在通过对陀螺全站仪的实践操作，使学生对陀螺全站仪的基本原理、操作方法、应用领域等方面有一个全面、深入的了解。
二、实习目的1. 掌握陀螺全站仪的基本原理和组成结构，了解其工作原理和特点。
2. 熟悉陀螺全站仪的操作流程，掌握仪器的使用方法，提高实际操作能力。
3. 学习陀螺全站仪在工程测量、地形测绘、地理信息等方面的应用，培养学生在实际工作中解决工程问题的能力。
4. 通过实习，使学生了解陀螺全站仪在我国测绘领域的发展现状，增强学生对我国测绘科技的自信心。
5. 培养学生的团队协作精神，提高学生的综合素质。
三、实习内容1. 陀螺全站仪基本原理及组成结构本次实习将详细介绍陀螺全站仪的基本原理，包括陀螺仪、光学系统、电子系统等组成部分，使学生了解陀螺全站仪的工作原理。
2. 陀螺全站仪的操作方法实习过程中，学生将学习陀螺全站仪的操作流程，包括仪器的安装、调试、数据采集、处理等步骤，掌握仪器的使用方法。
3. 陀螺全站仪的应用实习将涉及陀螺全站仪在工程测量、地形测绘、地理信息等方面的应用，使学生了解陀螺全站仪在测绘领域的实际应用。
4. 实际操作训练学生将在老师的指导下，进行陀螺全站仪的实际操作训练，包括测量平面坐标、高程、角度等，提高学生的实际操作能力。
5. 数据处理与分析实习过程中，学生将学习陀螺全站仪数据采集、处理、分析的方法，掌握数据处理软件的使用。
四、实习预期成果1. 学生能够熟练掌握陀螺全站仪的基本原理、操作方法，具备一定的实际操作能力。
2. 学生能够了解陀螺全站仪在测绘领域的应用，为今后从事相关工作奠定基础。
3. 学生能够培养团队协作精神，提高综合素质。
4. 学生能够对我国测绘科技的发展现状有更深入的了解，增强自信心。
陀螺全站仪定向测量的引用
陀螺全站仪定向测量的引用
摘要：
一、陀螺全站仪定向测量的基本原理
二、陀螺全站仪定向测量的应用领域
三、陀螺全站仪定向测量的优缺点分析
四、陀螺全站仪定向测量的未来发展趋势
正文：
陀螺全站仪定向测量是一种利用陀螺全站仪进行地面或空间方向测量的方式，该方式通过计算陀螺仪的角速度和角度，从而得出目标的方向和位置。
一、陀螺全站仪定向测量的基本原理
陀螺全站仪是一种利用陀螺仪进行测量的仪器，它通过陀螺仪的旋转来测量地球自转和目标的方向。
陀螺全站仪定向测量的基本原理是利用陀螺仪的稳定性和精确性，通过计算陀螺仪的角速度和角度，从而得出目标的方向和位置。
二、陀螺全站仪定向测量的应用领域
陀螺全站仪定向测量主要应用于地面测量和空间测量。
在地面测量中，陀螺全站仪可以用于测量地形、地貌、地下资源等方面；在空间测量中，陀螺全站仪可以用于测量卫星、行星、星系等天体的位置和运动。
三、陀螺全站仪定向测量的优缺点分析
陀螺全站仪定向测量的优点在于其高精度和高稳定性，可以满足高精度测量的需求。
同时，陀螺全站仪定向测量不需要依赖外界的参考物，因此可以适
用于各种环境。
但是，陀螺全站仪定向测量的缺点在于其成本较高，维护难度较大，因此使用范围受到了一定的限制。
四、陀螺全站仪定向测量的未来发展趋势
随着科技的不断发展和进步，陀螺全站仪定向测量技术的应用领域将会越来越广泛。
未来，陀螺全站仪定向测量技术将会向低成本、高精度、高可靠性的方向发展，以满足更广泛的应用需求。
陀螺经纬仪定向原理
Ⅲ Ⅱ
Ⅵ α1 Ⅰθ0
图7 陀螺仪轴对子午面的相对运动示意图
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19
• 假设开始时陀螺仪轴正端向东偏离子午面α1角， 位于Ⅰ点，并位于过O点的水平面内，即θ＝0， 一般称这个位置为陀螺仪轴的初始位置。但由于 地球自转有效分量ω3的作用，过O点水平面的东 半部将要不断下降，西半部不断上升。根据陀螺 定轴性的特点，陀螺仪x轴正端将相对于水平面抬 高而出现仰角。这就产生作用于灵敏部上的重力 矩。此重力矩便引起陀螺仪轴向西进动，力图使x 轴回到子午面内。但此时重力矩很小，进动角速 度ωP小于地球自转角速度分量ω2，即ωP＜ω2， 因此x轴仍继续相对于子午面向东偏离，同时对于 水平面的倾角也继续增大，一直到x轴相对于水平 面的仰角为θ0，即到达Ⅱ点时，进动角速度ωP与 ω2大小相等，方向相同，此时x轴不再向东运动。
• 20世纪60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 带把陀螺灵敏部置于空气中。20世纪70年代，发 展成将陀螺仪用专用桥式支架跨放、连接在经纬 仪支架上，称为上架式陀螺经纬仪。
可编辑ppt
3
二、自由陀螺仪的特性
• 没有任何外力作用，并具有三个自由度的陀螺仪 称为自由陀螺仪。图1为自由陀螺仪的模型及其原 理示意图。
• 为了说明钟摆式陀螺仪受到地球旋转角速度的影 响，把地球旋转分量ω1再分解成两个互相垂直的 分量ω3（沿y轴）和ω4（沿x轴）。
• 分量ω4表示地平面绕陀螺仪主轴旋转的角速度， 对陀螺仪轴在空间的方位没有影响。分量ω3表示 地平面绕y轴旋转的角速度，对陀螺仪轴x的进动 有影响，所以叫做地球自转有效分量。该分量使 陀螺仪轴发生高度的变化，向东的一端仰起（因 东半部地平面下降），向西的一端倾降。
陀螺经纬仪定向实习报告
一、实习目的本次实习旨在使学生了解陀螺经纬仪定向的基本原理、操作方法及注意事项，提高学生实际操作能力，掌握陀螺经纬仪定向技术在工程测量中的应用。
二、实习时间与地点实习时间：2023年11月15日实习地点：XX工程测量实验室三、实习内容1. 陀螺经纬仪基本原理陀螺经纬仪是一种利用陀螺罗盘和经纬仪相结合的测量仪器，它能在地球自转的作用下，使陀螺轴精确地指示出真北方向，并在经纬仪水平度盘上读出该方向读数。
陀螺经纬仪定向技术具有精度高、速度快、不受地形、气候及外界磁场影响等优点。
2. 陀螺经纬仪操作方法（1）仪器组装：将陀螺仪、经纬仪、三脚架等部件组装成完整的陀螺经纬仪。
（2）仪器安置：将陀螺经纬仪安置在测站上，确保仪器稳定。
（3）对中：调整三脚架，使仪器中心与测站点重合。
（4）整平：调整仪器，使仪器水平。
（5）瞄准：瞄准目标点，调整瞄准器，确保瞄准准确。
（6）读数：读取经纬仪水平度盘上的读数。
（7）记录：将观测数据记录在实习报告上。
3. 陀螺经纬仪定向实验（1）实验目的：通过实验，掌握陀螺经纬仪定向操作方法，验证定向精度。
（2）实验步骤：1）在测站上安置陀螺经纬仪，进行对中和整平。
2）瞄准目标点，读取经纬仪水平度盘上的读数。
3）重复步骤2，进行多组观测。
4）计算定向方位角，并与理论值进行比较。
（3）实验结果与分析：通过实验，我们得到了以下结果：1）定向方位角平均值为X°Y′Z″，与理论值X°Y′Z″基本一致。
2）定向精度满足工程要求。
四、实习体会1. 陀螺经纬仪定向技术具有精度高、速度快、不受地形、气候及外界磁场影响等优点，在工程测量中具有广泛的应用前景。
2. 通过本次实习，我们掌握了陀螺经纬仪定向操作方法，提高了实际操作能力。
3. 在实习过程中，我们应注重以下几点：（1）仪器组装要规范，确保仪器性能。
（2）对中和整平要精确，提高定向精度。
（3）瞄准要准确，避免误差。
（4）记录要完整，便于后续数据处理。
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2. 陀螺仪定向原理与使用方法
2.3 陀螺仪的分类
陀螺经纬仪
上架式
全站式陀螺仪
上架式
全自动全站式陀螺仪
下架式
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
2.4 陀螺仪的基本结构
陀螺仪的结构
悬挂带
全站式陀螺仪是将陀螺仪安放 在全站仪之上而构成的，其中
陀螺
陀螺仪部分的基本结构如右 图。
分划板
目镜筒
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
4. 陀螺仪的基本结构
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
2.2 陀螺仪定向原理－陀螺仪相对地球的运动
当陀螺仪在北纬某地设站，其主 轴无论是方位角（相对子午线） 和高度角（相对水平面）都不停 地发生变化。
由此可见，陀螺仪主轴在地球上 的视运动，不仅与纬度有关，还 与主轴与子午面及水平面之间的 夹角有关。
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
1. 陀螺仪的定轴性、进动性
1 定轴性 陀螺轴在不受外力作用时，它的方向始终指向初始恒定方向；
2 进动性 陀螺轴在受到外力作用时，将产生非常重要的效应－“进动”。
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
1. 陀螺仪的定轴性、进动性
如右下图，左端为一可转动的陀螺，右端为一可移动的悬重。
（1）指向力矩MH
MH=HEcos sin
E- 地球自转角速度 - 测站地理纬度 - 陀螺主轴与子午面之间的
水平夹角（方位角角） H- 陀螺转子的动量矩(角动量)
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
2. 陀螺仪定向原理－陀螺仪相对地球的运动
综合前面所述，摆式陀螺仪围绕子午面左右摆动是重力矩和指向力矩 综合作用的结果。
随着地球自转，陀螺仪主轴X的高度角发生变化形成重力矩，使陀 螺 仪产生进动效应。
而地球的自转又使陀螺产生指向力矩，使陀螺仪的进动围绕子午面进 行。当陀螺仪主轴X越接近子午面，指向力矩越小，当X轴指向子午面 （即为零时），则指向力矩为零，但此时陀螺仪因惯性的作用以最 快的速度通过子午面。
当陀螺仪主轴X远离子午面时，相反方向的指向力矩使陀螺仪的进 动 速度慢慢降低，直至达到平衡点而停止。
然后，在指向力矩的作用下，陀螺仪主轴X又向子午面方向运行， 周 而复始，使陀螺仪围绕子午面（真北方向）做摆式运动，实现了 真北 定向的目的。
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
2.2 陀螺仪定向原理－陀螺仪相对地球的运动
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
2.2 陀螺仪定向原理－陀螺仪相对地球的运动
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
内容目录
陀螺仪的特性 陀螺仪的定向原理 陀螺仪的分类 陀螺仪的基本结构 陀螺仪的操作 陀螺仪定向作业流程
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
2.1 陀螺仪的定轴性、进动性
陀螺仪是根据自由陀螺(在不受外力作用时，具有三个自由度的陀螺仪) 的原理制造而成的。 自由陀螺仪具有以下两个基本特性：定轴性、进动性。
2.2 陀螺仪定向原理－地球自转
地球以角速度ω E(ω E=1周/昼夜 =7.25×10-5rad/s)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，地球是在作逆时针方向 旋转，其旋转角速度的矢量ω E沿 其自转轴指向北端。
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
2.2 陀螺仪定向原理－陀螺仪相对地球的运动
1. 方位角的定义与测量方法
1.2 不同方位角的测量方法
陀螺仪 GPS RTK GPS 静态 后视定向 天文观测 指北针
方位角 真北
坐标北 坐标北 坐标北
真北 磁北
环境要求 天气要求
无
无
有
无
有
无
有
有
有
有
无
无
精度 好 低 好 好 好 低
速度 快 快 慢 快 慢 快
已知点 不需要
需要 需要 需要 不需要 不需要
全站式陀螺仪的组成 （1）全站仪 （2）陀螺仪 （3）逆变器 （4）电池 （5）电源电缆
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
5. 全站仪陀螺仪的操作
基本操作流程
锁紧螺旋 完全锁紧
开机
观测
锁紧螺旋 完全锁紧
关机
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
5. 全站仪陀螺仪的操作
当调节悬重的位置使杠杆水平时，可以看到陀螺转动后，其轴线的 方 向 始终保持不变，即可验证定轴性。
当将悬重向左移动一小ຫໍສະໝຸດ 距离，即相当于陀螺轴受到一个向下的作
用 力时，陀螺转动后，杠杆将保持水平，但将在水平面上作逆时针
方向 的转动；
同理，将悬重右移一小段距离，即陀螺轴
受到一个向上的作用力时，陀螺转动后，
陀螺仪定向原理 与索佳GPX介绍
目录
方位角定义与测量方法 陀螺仪定向原理与使用 索佳GPxX系列全站式陀螺仪特点简介
1. 方位角的定义与测量方法
1. 真北、磁北和坐标北
方位角（azimuth）是指从某一点的指北方向线算起，按顺时针方 向至某目标点的方向线之间的水平夹角。 从真子午线算起的称之为“真方位角”； 从磁子午线算起的称之为“磁方位角”； 从坐标系中的纵线算起的称之为“坐标方位角”。
杠杆仍保持水平，但将在水平面上作顺时
针方向的转动，这样即可验证自由陀螺仪
的进动性。
陀螺仪
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
2.2 陀螺仪定向原理－钟摆式陀螺
目前常用的陀螺仪是采用两个完全自由度和一个不完全自由度的钟摆 式 陀螺仪。它是根据上述的陀螺仪的定轴性和进动性两个基本特性， 并考 虑到陀螺仪对地球自转的相对运动，使陀螺轴在测站子午线附近 作简谐 摆动的原理而制成的。
2.2 陀螺仪定向原理－陀螺仪相对地球的运动
（1）重力矩MP
MP=Plsin
重力矩进动角速度P
P=Plsin/H
l- 陀螺悬挂点O至重心O´之间的 长度
P- 陀螺灵敏部的重量 - 陀螺主轴与地平面之间的夹角
（高度角）
H- 陀螺转子的动量矩（角动量）
2. 陀螺仪定向原理与使用方法
2.2 陀螺仪定向原理－陀螺仪相对地球的运动