第六节 陀螺罗经(已签批)
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
陀螺罗经指北原理综述
U2
X
在哪个轴上？ N ?只能加于水平
轴（oY ）上。
E
V2
?原则：必须人为施加水平轴控制力矩（M y），产生一个u2
使其与v2大小相等，方向相反，才能克服? 2影响。
陀螺罗经指北原理概述
（一）下重式罗经的控制力矩
1. 下重式罗经灵敏（指北）部分的结构：
陀螺转子
Z
核心－液浮、双转子陀螺球
（252mm ）
量矩H 矢端以捷径趋向外力矩 M 矢端，作进动运动或
旋进运动。（ H →M ） z
例： 1 － 1
M
?p? H
? py M y
P4 Fig1-4
? pz M z
o
y
My
F
H
进动方向： 右手定则
xF
二、 陀螺仪及其特性
陀螺罗经指北原理概述
?
pz
?
My H
;
?
py
?
?
Mz H
陀螺罗经指北原理概述
（一）地球自转产生的影响
液体连通器式：
My 产生方式: 重心下移
液体连通器某端 容器多余液体
M y 指向: 总是指北
总是指南
H指向: X轴正方向
X轴负方向
M y算式： M y ? ? M?
M y ? M?
u2 ? M y ? ? M?
u2 ? ? My ? ? M?
u2 ? ? M?
陀螺罗经指北原理概述
1 ）主轴指北端投影图： (下重式罗经为例 )
4 ）椭圆运动轨迹的特征：
Z。N的N点不断向W移 动。 南纬？反之
PS
陀螺罗经指北原理概述
?
e
? ?
罗经工作原理(讲义)
7．电控陀螺罗经的速度和纬度修正
• 前面的讨论都是在基座不动的情况下所做的分析。如果载 体具有北向速度V N 和东向速度 V ，则地理坐标系相对惯
E
性空间的变化速度（牵连运动）为
Xn
VN R
Yn
VE R
cos
Zn
• 由此两式可以看出，有了 V 和 的影响， 0 ， S 0 ， 即陀螺主轴并不“水平指北”，这就是所谓的“速纬误 差”。
S
2009-05-01
哈尔滨工程大学 自动化学院
26
• 由于 V 、 及相关的航向 K 都是可测量的，只要在计算机 控制量 和 中增加两个补偿项，就可以实现 S 0 和
• 电控罗经中的摆性是由加速度计或电磁摆输出的信号，经处理后施加 到X轴的力矩器中产生摆性，其作用与前述机械摆性的作用一样，产 生主轴的“上西下东”进动。 • 被陀螺信号器输出的信号经两条稳定回路使伺服环跟踪陀螺坐标系。 这种罗经很容易构成方位仪，只要使摆和水平力矩器（X轴）一起构 成修平回路，方位轴（Z轴）力矩器中施加电流补偿地球自转和载体 运动，使主轴跟踪子午面。因此这种罗经又称为二态罗经。
sin cos 0
X
0 0 1
Z
cos cos sin sin sin
sin cos cos sin cos
• 所以 在罗经坐标系中的分量为
X Y Z Xn T Yn Zn sin cos cos cos cos sin sin cos sin cos sin cos
陀螺罗经误差及消除
转动罗经基线或刻度盘
3.内补偿法
施加垂直轴补偿力矩，产生V1`以抵消V3
冲击误差
一．定义
船舶作机动航行时由于作机动航行的加速度引起 的惯性力作用于陀螺罗经上而使主轴偏离其稳定 位置所产生的误差B。 二．冲击误差的分类 第一类冲击误差：惯性力作用于控制设备上（BI ）
第二类冲击误差：惯性力作用于阻尼设备上（ BII）
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：采用高粘性的硅油 。
➢电控式罗经：采用在强阻尼电磁摆内设置高粘性 硅油。
➢总的消除原则:增长陀螺球的摇摆周期
一.定义：
基线误差
ห้องสมุดไป่ตู้
罗经的基线与船舶首尾线不平行引起的读数 误差。包括主罗经基线误差、分罗经基线误 差和传向误差。
五.速度误差消除
1.速度误差校正表
把αrv按不同的航速V航向C和地纬度φ计算后绘成表格或图表
的形式,以便使用罗经时查用。 使用时注意: （1）据航速、航向和纬度来查速度误差值。
（2）在书中的表上，按航海习惯规定：正号为东差；负号 为西差。
（3）真航向＝罗经航向＋速度误差 （4）若表中无对应的V、C和纬度时，可用内插法或选取 与其接近的数值。
第一类冲击误差 设船舶在北纬某处，航向为C作加速机动航行 。
机动前的航速为V1，则主轴的稳定位置为 r1 机动后的航速为V2，则主轴的稳定位置为 r2
船舶机动末了时刻主轴的位置为A点
速度误差之差：
冲击位移：
主轴冲击进动的三种情况
r 1.当船舶机动终了时,主轴正好进动到新的稳定位置 2,
图2－6
2.当船舶机动终了时,尚未由r1转向r2,落后于r2位于1的位置
光纤陀螺罗经
二、 光纤陀螺寻北原理 ----基于捷联式惯导系统
已知： ----陀螺常值漂移误差 ----采样时刻的陀螺时漂 因寻北时间较短，可近似认为
二、 光纤陀螺寻北原理 ----基于捷联式惯导系统
此方法消除了陀螺漂移误差，适用于 陀螺主轴与水平面平行的情况
三、船用光纤陀螺罗经
通常采用三个光纤陀螺仪 • 其旋转轴分别与船舶坐标系的三根轴相对应 • 通过测量和平面电子感应器输出的信号，能克服地球 自转角速度的影响，实现自动找北、指北。 当船静止时，可得三轴的角速度：
第六节光纤陀螺罗经退出第六节光纤陀螺罗经可推动相关规则规定等的修改和制定退出第六节光纤陀螺罗经罗经种类陀螺仪控制设备阻尼设备动量矩指北重心下移液体阻尼器液体连通器动量矩指南液体连通器西侧重物电磁式动量矩指北电磁摆力矩器光纤式无动量矩角速度传感器第一章小结
第六节 光纤陀螺罗经
Navigat 2100陀螺罗经和姿态基准系统
二、 光纤陀螺寻北原理 ----基于捷联式惯导系统
载体的参考北向沿水平面的地球自转角速度分量为：
ห้องสมุดไป่ตู้
N con e con con
已知： e ----地球自转角速度 ----载体所在地地理纬度 由陀螺仪测得： 计算： θ----载体的参考北向(沿水平面)与真北方向的夹角
第六节 光纤陀螺罗经
第六节 光纤陀螺罗经
• • • • • • • 四、光纤罗经的特征： 无转动部件 采用固态技术 不用维修 精度高 启动时间短 提供航向、纵摇、横摇信 息
退出
第六节 光纤陀螺罗经
• • • • • 五、光纤罗经在航海上的应用： 磁罗经校差的新手段 对航行中的船舶进行监控 丰富船舶操纵理论与实践 可推动相关规则、规定等的修改 和制定 • 进一步推动船舶驾驶自动化的发 展
陀螺罗经
五、视运动基本知识
1.坐标系
参考坐标系:以陀螺仪支架点O为公共原点
（1）地理坐标系（航海学上常用的）ONWZ。
（2）陀螺坐标系（动坐标）OXYZ
（3）惯性坐标系Oξηζ（不常用） 上述三个座标系之间的运动关系是：
（1）陀螺座标系相对地理座标系之间的运动为相对运动 （2）地理座标系的运动代表地球自转运动及船舶运动在内的 牵连运动 （3）陀螺座标系相对于惯性空间的运动为绝对运动，实际上 是相对运动与牵连运动的矢量和。即书上所讨论的陀螺仪的运 动都是指相对于惯性空间的绝对运动！
重心下移后如何使主轴自动找北
图1－23
液体连通器罗经灵敏（指北）部分的结构
动量矩 指南（ox轴负向 ) 连通器内装水银或硅油
图1－24
液体连通器如何使主轴指北端自动找北
M Y 2R2Sg sin
下重式罗经与上重式罗经的比较
液体连通器产生的重力控制力矩与下重式陀螺 球产生的重力控制力矩指向刚好相反，而二 者的动量矩H指向正好相反,所以两者陀螺仪 主轴指北端(OX轴正向)进动的规律相同
M C
｛ 物理意义 : u2= V2+ u3 V1=0
（4）罗经的稳定时间：罗经从起动到其指向精 度满足航海精度要求(土1°)所需的时间。 大约为2.5 TD＝3h 45min
垂直轴阻尼法
定义:由阻尼设备产生的阻尼力矩作用于罗经的垂直轴OZ上以实 现阻尼的方法,称为垂直轴阻尼法。
图1－30
液体连通器式罗经的减幅摆动
不受任何外力矩作用的陀螺仪。
二、陀螺仪的两个特性
1.定轴性：不受任何外力矩作 用的自由陀螺仪的主轴将保持 其初始空间方位不变。（即惯 性空间）
2.进动性：在外力矩M的作用下， 3自由度陀螺仪主轴动量矩H矢 端将以捷径趋向外力矩M矢端 作进动。（H→M） ➢角速度ω ➢动量矩H=Jω ➢外力矩M=r＊F ➢速度（u3)总是指向 子午面
总结罗经范文
总结罗经一、背景介绍罗经（Compass），又称为指南针或指南仪，是一种用于导航和确定方向的工具。
它通常由磁针和标定刻度构成，用于指示地球磁场的方向。
罗经的原理是基于地球上存在的地磁场，通过测量地磁场与地球的变化来确定方向。
二、罗经的分类根据使用场景和类型的不同，罗经可以分为以下几种：1. 磁针罗经磁针罗经是最常见的罗经类型，它通过磁针指示地磁场的方向。
磁针通常由磁性材料制成，使其能够自由旋转，并在无外力作用时指向地磁北极。
人们在使用磁针罗经时，需要将罗经保持水平，并确保没有外部磁场干扰，以获得准确的方向。
2. 陀螺罗经陀螺罗经是一种利用陀螺仪原理进行导航的工具。
陀螺罗经通过测量陀螺仪的运动来确定方向。
由于陀螺仪能够保持自身的旋转轴不变，因此陀螺罗经在精度方面优于磁针罗经。
陀螺罗经通常用于航空航天等高精度导航领域。
3. 电子罗经电子罗经是利用电子技术实现导航功能的罗经。
它通常采用磁电传感器来感知地磁场，并通过信号处理和算法来计算并显示方向。
电子罗经一般集成在手机、汽车导航仪等设备中，便于人们进行导航。
三、罗经的应用领域罗经在现代社会的多个领域中都具有重要的应用价值。
1. 航海导航在航海导航中，罗经被广泛应用于确定船舶的方向和位置。
航海员通过观测罗经指示的方向和与地理特征的对比来确定船舶的位置。
罗经的准确性对于海上航行的安全至关重要。
2. 汽车导航现代汽车导航系统中通常内置了电子罗经，通过获取车辆的行驶方向和位置来提供导航信息。
电子罗经能够实时计算车辆的方向，并根据目的地提供最佳行驶路线和预计到达时间。
3. 野外探险在野外探险活动中，罗经是探险者不可或缺的工具之一。
罗经可以帮助探险者确定方向、定位和避免迷失。
通过罗经，探险者可以迅速找到正确的道路，并安全抵达目的地。
4. 学术研究罗经在地理学、地质学和天文学等学术研究领域中发挥着重要作用。
研究人员可以利用罗经的测量数据来分析地磁场的变化，研究地球的磁场特性以及地球内部的结构和动力学过程。
船用陀螺罗经
目录第一篇船用陀螺罗经第一章陀螺罗经指北原理 (1)第一节陀螺仪及其特性 (1)第二节自由陀螺仪在地球上的视运动 (7)第三节变自由陀螺仪为陀螺罗经的方法 (9)第四节摆式罗经等幅摆动和减幅摆动 (14)第五节电磁控制式陀螺罗经 (20)第六节光纤陀螺罗经 (21)第二章陀螺罗经误差及其消除 (24)第一节纬度误差(latitude error) (24)第二节速度误差(speed error) (25)第三节冲击误差(ballistic error) (28)第四节其他误差 (30)第五章磁罗经第一节磁的基本概念 (61)第二节船用磁罗经 (64)第三节磁罗经的检查、保管与安装 (66)第四节船正平时的自差理论 (68)第五节倾斜自差理论 (75)第六节罗经自差校正 (77)第七节自差的测定和自差表计算 (83)第二篇水声导航仪器第六章回声测深仪 (86)第一节水声学基础 (86)第二节回声测深仪原理 (87)第三节回声测深仪误差 (89)第四节IES-10型回声测深仪 (91)第七章船用计程仪 (94)第一节电磁计程仪 (94)第二节多普勒计程仪 (96)第三节声相关计程仪 (99)第一篇 船用陀螺罗经第一章 陀螺罗经指北原理陀螺罗经是船舶上指示方向的航海仪器。
其基本原理是把陀螺仪的特性和地球自转运动联系起来，自动地找北和指北。
描述陀螺罗经指北原理所涉及的内容用式（1－1）表示:陀螺罗经=陀螺仪+地球自转+控制设备+阻尼设备 （1－1）第一节 陀螺仪及其特性一. 陀螺仪的定义与结构凡是能绕回转体的对称轴高速旋转的刚体都可称为陀螺。
所谓回转体是物体相对于对称轴的质量分布有一定的规律,是对称的。
常见的陀螺是一个高速旋转的转子。
回转体的对称轴叫做陀螺转子主轴,或称极轴。
转子绕这个轴的旋转称为陀螺转子的自转。
陀螺转子主轴相当于一个指示方向的指针，如果这个指针能够稳定地指示真北，陀螺仪就成为了陀螺罗经。
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）。
陀螺罗经
20世纪70年代，伴随着光纤通信技术的发展，光纤传感技术也迅速发展起来。
该技术是以光波为载体，光纤为媒质，感应和传输外界被测量信号的新型传感技术，以独特的优良性能赢得极大的重视，并在各个领域中广泛应用。
光纤陀螺技术是光纤传感技术的一个特例，是利用光学传输特性而非转动部件来感应角速率和角偏差的惯性传感技术。
1 光纤陀螺的结构按照元器件类型，光纤陀螺分为分立元件型、集成光学型和全光纤型。
由于分立元件型光纤陀螺存在体积较大、可靠性较差、误差较大等缺点，现在世界各国都已停止发展。
集成光学型光纤陀螺将主要光学元件如耦合器、偏振器、调制器都集成在一块芯片上，将光纤线圈、光源、检测器接在芯片适当的位置，就构成了实用的集成光学型光纤陀螺。
从光纤陀螺的发展方向来看，集成光学型光纤陀螺是最有发展前途的光纤陀螺形式。
全光纤陀螺是将主要的光学元件都加工在一条保偏光纤上，从而可以避免因元器件连接造成的误差。
目前，全光纤陀螺技术比较成熟，其性能在三种中最好，适合在现阶段研制实用的商品光纤陀螺。
根据干涉型光纤陀螺的信号检测方式的不同，可以分为开环式和闭环式两大类。
开环式光纤陀螺直接检测干涉条纹的相移，因而动态范围较窄，检测精度较低。
闭环式系统采取相位补偿的方法，实时抵消萨格奈克相移，使陀螺始终工作在零相移状态，通过检测补偿相位移来测量角速度，其动态范围大，检测精度高。
此外，闭环式光纤陀螺对环境尤其是对振动不敏感，是研制高精度光纤陀螺仪的理想形式。
开环式全光纤陀螺是中低精度、低成本光纤陀螺中比较流行的结构。
目前，在中高精度光纤陀螺仪领域，最为流行的设计结构为全数字闭环式光纤陀螺仪。
光纤陀螺示意图2 光纤陀螺的特点光纤陀螺的主要特点是：①无运动部件，仪器牢固稳定，耐冲击且对加速度不敏感；②结构简单，零部件少，价格低廉；③启动时间短(原理上可瞬间启动)；④检测灵敏度和分辨率极高；⑤可直接用数字输出并与计算机接口联网；⑥动态范围极宽；⑦寿命长，信号稳定可靠；⑧易于采用集成光路技术；⑨克服了因激光陀螺闭锁现象带来的负效应；⑩可与环形激光陀螺一起集成捷联式惯性系统传感器。
第1章 陀螺罗经1汇总
电磁控制法—电磁控制罗经 （如：阿玛勃郎系列罗经）
下重式罗经的控制力矩
1.下重式罗经灵敏（指北）部分的结构： Z 陀螺转子 O a G 重心 陀螺球
动量矩 H 指北
H
重心G下移7-8mm X
2）主轴倾斜时，有高度角θ，重力 产生力矩 My =- m g l Sinθ =- m g l θ M = m g l 称为最大摆性力矩 My = — M θ
自由陀螺仪在地球上的视运动
北半球，若将自由陀螺仪 放在A点，使其主轴位于 子午面内并指恒星S，由 于地球自西向东转，经 过一段时间后，它转到B 点，因定轴性，陀螺仪 主轴仍将指恒星S方向但 相对子午面来说，主轴 指北端已向东偏过了α 角。 北纬看自由陀螺仪视运动
北纬35°自由陀螺仪运动现象
地球上看到的陀螺仪视运动现象：
Z0
Z
N
S O
XN
H
O
S
H
•多余液体 mg产生控制 力矩My
X
θ
东
mg 1
西
2
地球自转
B、主轴指北端（ox正向）初始水平指西
结论：液体的流动能使主轴指北端自动找北。
Z
S
θ
H
N
S
Z0
Z
N
O 西 1
X
•My=多余液体重 力﹡力臂 ≈Mθ
•U2=My=M θ
H
2
X 东
mg
地球自转
§1-6
r
（W） 3 U3 M’ 4 U3 （E）
3.下重式罗经水平轴阻尼的实现：
A阻尼器结构：液体阻尼器沿南北放置，内有高粘度油。
S
N
S
N
O
陀螺罗经
20世纪70年代，伴随着光纤通信技术的发展，光纤传感技术也迅速发展起来。
该技术是以光波为载体，光纤为媒质，感应和传输外界被测量信号的新型传感技术，以独特的优良性能赢得极大的重视，并在各个领域中广泛应用。
光纤陀螺技术是光纤传感技术的一个特例，是利用光学传输特性而非转动部件来感应角速率和角偏差的惯性传感技术。
1 光纤陀螺的结构按照元器件类型，光纤陀螺分为分立元件型、集成光学型和全光纤型。
由于分立元件型光纤陀螺存在体积较大、可靠性较差、误差较大等缺点，现在世界各国都已停止发展。
集成光学型光纤陀螺将主要光学元件如耦合器、偏振器、调制器都集成在一块芯片上，将光纤线圈、光源、检测器接在芯片适当的位置，就构成了实用的集成光学型光纤陀螺。
从光纤陀螺的发展方向来看，集成光学型光纤陀螺是最有发展前途的光纤陀螺形式。
全光纤陀螺是将主要的光学元件都加工在一条保偏光纤上，从而可以避免因元器件连接造成的误差。
目前，全光纤陀螺技术比较成熟，其性能在三种中最好，适合在现阶段研制实用的商品光纤陀螺。
根据干涉型光纤陀螺的信号检测方式的不同，可以分为开环式和闭环式两大类。
开环式光纤陀螺直接检测干涉条纹的相移，因而动态范围较窄，检测精度较低。
闭环式系统采取相位补偿的方法，实时抵消萨格奈克相移，使陀螺始终工作在零相移状态，通过检测补偿相位移来测量角速度，其动态范围大，检测精度高。
此外，闭环式光纤陀螺对环境尤其是对振动不敏感，是研制高精度光纤陀螺仪的理想形式。
开环式全光纤陀螺是中低精度、低成本光纤陀螺中比较流行的结构。
目前，在中高精度光纤陀螺仪领域，最为流行的设计结构为全数字闭环式光纤陀螺仪。
光纤陀螺示意图2 光纤陀螺的特点光纤陀螺的主要特点是：①无运动部件，仪器牢固稳定，耐冲击且对加速度不敏感；②结构简单，零部件少，价格低廉；③启动时间短(原理上可瞬间启动)；④检测灵敏度和分辨率极高；⑤可直接用数字输出并与计算机接口联网；⑥动态范围极宽；⑦寿命长，信号稳定可靠；⑧易于采用集成光路技术；⑨克服了因激光陀螺闭锁现象带来的负效应；⑩可与环形激光陀螺一起集成捷联式惯性系统传感器。
阿玛-勃朗陀螺罗经
二组
1.研究背景
随着当今海上经济，军事的发展，船舶在海上的航路错
综复杂，因此对导航仪器的要求大大提高，如何提高电磁
控制罗经的精确性？我们就必须对电磁控制式罗经的原理
，使用，维护和保养加以学习和研究。
2.电磁控制式陀螺罗经
2.1 电磁控制式陀螺基本结构
电磁摆 水平轴 力矩器
① 平衡陀螺仪（三个自由度） ② 电磁摆 ③ 放大器 ④ 力矩器
8字型线圈北轴内壁处电磁铁8字型敏感线圈和电磁铁信号测量装置电磁摆产生电磁摆信号用以产生控制力矩和阻尼力矩安装在贮液缸顶部偏东一侧水平时无摆信号输出倾斜时摆锤偏移有摆信号输出倾斜放大器倾斜电机方位电机方位放大器水平扭丝水平轴控制力矩垂直轴阻尼力矩电磁摆输出的摆信号是可以控制水平和垂直扭丝产生控制力矩和阻尼力矩使陀螺球主轴自动找北
（5）将纬度误差校正旋钮置于船舶航行纬度上（与船舶 所在纬度相差不超过5° （6）根据需要转动照明灯旋钮，调节主罗经方位刻度盘
（7）检查所有的复示仪器，如需要可重新匹配校准。
结论
电磁控制式罗经利用电磁摆和水平力矩器，垂直力 矩器所组成的电磁控制装置，将罗经主轴引向其稳定位 置。其主要的优点为： （1）结构参数的选择可根据需要予以改变； （2）在消除ω2的影响、补偿和削减有害力矩的干扰 均可用电路实现。电磁控制式罗经是一类较为先进的航 海导航设备，随着科学技术的发展，它衍伸出了多种型 号，它们更适应现代航海要求，在海上应用更为广泛， 通过本次论文的研究，让我们队电磁控制式罗经有了更 加深入的了解，也让我们越发清晰地认识到我们将来要 面对的工作环境，使我们获益匪浅。
垂直轴 力矩器
2.2 电磁控制式陀螺基本原理
控制力矩——水平轴MY=-KY 阻尼力矩——垂直轴MZ =KZ 当主轴高度角存在时,电磁摆输出摆信号,经放大器放大后,驱动 力矩器产生水平轴和垂直轴力矩,控制主轴找北并指北.
陀螺罗经指北原理综述
量矩H矢端以捷径趋向外力矩M矢端，作进动运动或
旋进运动。（H→M） z
例：1－1
M
p H
py M y
P4 Fig1-4
pz M z
o
My
y
F
H
进动方向：右手定则
xF
二、 陀螺仪及其特性
陀螺罗经指北原理概述
pz
My H
;
py
Mz H
陀螺罗经指北原理概述
（一）地球自转产生的影响
e A
（e:地球自转角速度 , :地理纬度） •e分解为：
α
N
M V1
V2
P(α, θ) V2
N u2
u2 V2
MV’ 1
Eu2 V2
P
投影面
θ
θ
H’
M’
(E)
西
北
南
东
退出
陀螺罗经指北原理概述
2） 线速度 主
轴
指
V1
（上升/下降）
北
端
运
V2
动
(偏东/偏西)
线
速 度
u2
（控制线速度）
产 生 公式 原因
1
V1=H 1α
2
V2=H 2
My （控制 力矩）
u2=-Mθ
u2 V2
(W) G V2
V1
H
V1
V2 u2
V1
M
V1
D V2
u2
C V2
V1
V1 B u2
V2
N
A V2 (E)
V2 u2
❖V2大小 方向不变
❖V1随方 位角的增 大而增大
❖U2随高 度角的增 大而增大
陀螺罗经的结构 PPT课件
安许茨4型罗经的整套设备组成：
第三章 安许茨系列陀螺罗经
第一节 概 述 一 安许茨系列典型产品
•安许茨系列： （ANSCHUTZ-德国）
标准IV、4、6、14、 20型、22型
•普拉特：（PLATH-德国） PLATH-C型
•北辰（日本） •航海I型（中国）
CMZ-300、CMZ500型
•随动部分（Follow-up element)
在船上为了消除附加的干扰力矩对灵敏部分的影响， 在主罗经的结构中增设了随动部分，借助于随动系 统使其跟踪灵敏部分运动，带动航向刻庋盘上的0 到180的刻度线与陀螺球主轴南北线始终保持一致； 并把灵敏部分支承在固定部分上。
•固定部分（Fixed element)
任何一种系列的陀螺罗经，均由主罗经及其附属仪器 组成。
主罗经是陀螺罗经的主体，具有指示船舶航向的性能； 附属仪器则是确保主罗经正常工作的必需设备。 附属仪器包括：分罗经、航向记录器、罗经电源（变
流机或逆变器）、电源控制装置和报警装置等。 分罗经、分罗经接线箱和航向记录器用于复示主罗经
航向示度的仪器； 罗经电源将船电转换成罗经用电； 电源控制装置和报警装置用以对陀螺罗经进行启动、
❖导电螺钉—
❖随动球电 极—
❖支撑液体—
❖陀螺球电极
汇电环
上半球 导电螺钉
返回
下半球
中心导杆 蜘蛛架
C.方位刻度盘与齿轮：
刻度盘
方位电机
方位齿轮 返回
四、固定部分（fixed element）：
•组成：贮液缸、罗经桌、平衡环系统、罗经箱。
结束
陀 螺 马 达
返回
液 体 阻 尼 器
返回
电
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第六节陀螺罗经1、安许茨4型罗经，在纬度20°处起动时达稳定指北需3h，若起动状态一样，则在纬度60°处达稳定指北的时间 B 。
A．仍为3h B．大于3h C．小于3h D．A、B、C皆可能2、在北纬静止基座上，下重式罗经主轴指北端的稳定位置是 A 。
A．子午面内水平面之上 B．子午面内水平面之下 C．子午面之东水平面之上 D．子午面之西水平面之下3、把自由陀螺仪改造为陀螺罗经，关键是要 B 。
A．克服地球自转 B．克服地球自转角速度垂直分量所引起的主轴视运动C．克服地球自转角速度水平分量所引起的主轴视运动 D．克服陀螺仪的定轴性4、一个自由陀螺仪要成为实用的陀螺罗经，必须对其施加 D 。
A．进动力矩和稳定力矩 B．控制力矩和稳定力矩 C．进动力矩和阻尼力矩 D．控制力矩和阻尼力矩5、液体连通器式陀螺罗经在起动过程中，当主轴指北端向水平面靠拢时，阻尼力矩起到 A 的作用。
A．增进其靠拢 B．阻止其靠拢 C．不起作用 D．以上都不对6、下列何种陀螺罗经采用西边加重物的垂直轴阻尼法 B 。
A．安许茨4型罗经 B．斯伯利37型罗经 C．航海1型罗经 D．阿玛一勃朗10型罗经7、在北纬，船用陀螺罗经在稳定位置时，为什么其主轴要在水平面之上有一高度角，主要用于产生 A 。
A．控制力矩 B．阻尼力矩 C．动量矩 D．以上均错8、当陀螺罗经结构参数一定时，罗经等幅摆动的周期为84.4min所对应的纬度被称为B 。
A．标准纬度 B．设计纬度 C．20° D．固定纬度9、高速旋转的三自由度陀螺仪其进动性可描述为 C 。
A．在外力的作用下，陀螺仪主轴的动量矩矢端将以捷径趋向外力方向 B．在外力矩的作用下，陀螺仪主轴的动量矩矢端力图保持其初始方位不变 C．在外力矩的作用下，陀螺仪主轴的动量矩矢端将以捷径趋向外力矩 D．在外力矩的作用下，陀螺仪主轴即能自动找北指北10、舒拉条件是指当陀螺罗经的等幅摆动周期为 C ，陀螺罗经不存在第一类冲击误差。
A．6h B．90min C．84.4min D．60min11、陀螺罗经的阻尼因数表示主轴减幅摆动过程快慢程度，其大小在 B 范围。
A．1～2 B．2.5～4 C．5～10 D．以上均错12、根据“海船航行设备规范”的要求，一般要在开航前4～6h起动陀螺罗经，这是因为C 。
A．罗经约经3个周期的阻尼摆动才能达到其正常工作温度 B．罗经约经3个周期的阻尼摆动才能达到其正常工作电流 C．罗经约经3个周期的阻尼摆动才能达到稳定 D．罗经约经3个周期的阻尼摆动才能转速稳定、误差消除13、下列罗经中罗经采用长轴阻尼法； D 罗经采用短轴阻尼法。
A．阿玛-勃朗系列；安许茨系列 B．斯伯利系列；阿玛-勃朗系列C．阿玛-勃朗系列；斯伯利系列 D．安许茨系列；斯伯利系列和阿玛-勃朗系列14、安许茨系列罗经获得控制力矩的方法是 A 。
A．使陀螺仪的重心沿垂直轴从中心下移 B．在平衡陀螺仪南北方向上挂上盛有液体的容器C．由电磁摆所控制的力矩器产生 D．使陀螺仪的重心沿垂直轴从中心上移15、因采用控制力矩的方式不同，安许茨型罗经动量矩指向 C ，而液体连通器式罗经动量矩指向。
A．北；北 B．南；南 C．北；南 D．南；北16、安许茨4型罗经的组成设备主要有 D 。
A．主罗经和分罗经 B．电源设备 C．航向记录器和报警设备 D．A＋B＋C17、位于南纬某处静止基座上的斯伯利37型罗经，其主轴的稳定位置为 D 。
A．子午面之东，水平面之上 B．子午面之东，水平面之下C．子午面之西，水平面之上 D．子午面之西，水平面之下18、根据《海船航行设备规范》的要求，陀螺罗经自起动至稳定的时间不应大于 B h。
A．3 B．6 C．1.5 D．819、陀螺罗经的纬度误差采用内补偿方法后，陀螺罗经的指北端 A 。
A．回到地理子午面内 B．回到磁子午面内 C．仍偏离子午面 D．A或B均可20、陀螺罗经的阻尼因数或称衰减因数是表示主轴在 A 减幅摆动过程的快慢程度。
A．方位角上 B．高度角上 C．多余液体角 D．以上均对21、若在北纬，陀螺仪主轴作视运动，则 B 。
A．主轴视运动的角速度等于地球自转角速度 B．主轴指北端向东偏离子午面后又相对水平面上升C．主轴指北端向西偏离子午面后叉相对水平面下降 D．主轴指北端每24h水平旋转一周22、何谓自由陀螺仪 C 。
A．重心与其中心相重合的三自由度陀螺仪 B．主轴可指向空间任意方向的陀螺仪C．不受任何外力矩作用的平衡陀螺仪 D．高速旋转的三自由度陀螺仪23、从工程技术角度，陀螺仪的定义为 A 。
A．高速旋转的对称转子及保证转子主轴指向空间任意方向的悬挂装置 B．转子及其悬挂装置的总称C．具有三自由度的转子 D．高速旋转的对称刚体24、何谓陀螺仪的定轴性 C 。
A．其主轴指向地球上某一点的初始方位不变 B．其主轴动量矩矢端趋向外力矩矢端C．其主轴指向空间的初始方向不变 D．相对于陀螺仪基座主轴指向不变25、三自由度陀螺仪在高速转动时，其主轴将指向 A ，若在垂直主轴方向上加外力矩，主轴将。
A．空间某一方向；产生进动 B．真北；指向真北 C．空间某一方向；保持指向不变 D．A和C对26、满足下列 D 时，陀螺仪才具有定轴性。
A．高速旋转 B．陀螺仪中心与其重心重合 C．不受任何外力矩 D．A＋B＋C27、在垂直于陀螺仪主轴方向上加外力矩，陀螺仪主轴将产生进动，其进动角速度与C 。
A．外力矩成正比；动量矩成正比 B．外力矩成反比；动量矩成反比C．外力矩成正比；动量矩成反比 D．外力矩成反比；动量矩成正比28、自由陀螺仪的主轴动量矩指北，若加一外力矩，其方向水平向西，则主轴指北端 B 进动。
A．水平向东 B．水平向西 C．垂直向上 D．垂直向下29、影响自由陀螺仪主轴不能稳定指北的最主要因素是 A 。
A．地球自转角速度的垂直分量 B．地球自转角速度的水平分量C．陀螺仪本身的特性 D．在陀螺仪主轴上外加力矩30、安许茨4型陀螺罗经阻尼力矩的大小与 D 成正比。
A．纬度 B．主轴高度角 C．陀螺仪动量矩 D．多余液体角31、当自由陀螺仪相对于水平面作视运动时，其进动角速度与 C 有关。
A．地理纬度 B．方位角 C．A＋B对 D．高度角32、机械摆式罗经等幅摆动的轨迹为一椭圆，若罗经结构参数不变，船位不变时 A 。
A．椭圆扁率不变 B．椭圆扁率随机变化 C．长半轴增大，短半轴相应地减小D．以上均错33、若在赤道上，陀螺仪主轴位于子午面内，随地球自转罗经主轴指北端将 C 。
A．向东偏 B．向西偏 C．保持在子午面内 D．保持一定的高度角34、满足 C ，陀螺仪主轴在地球上保持稳定不动。
A．主轴相对方位运动角速度为零 B．主轴相对垂直运动角速度为零C．主轴相对方位和垂直方向的运动角速度均为零 D．主轴空间绝对运动角速度为零35、受地球自转的影响并在控制力矩的作用下，陀螺仪主轴将作 A 的摆动。
A．椭圆等幅 B．圆型等幅 C．双曲线等幅 D．螺旋线等幅36、陀螺罗经必须具有控制力矩，其作用是 C 。
A．克服陀螺仪主轴在高度上的视运动 B．消除纬度误差C．克服陀螺仪主轴在方位上的视运动 D．消除速度误差37、陀螺仪具有控制力矩，可使主轴具有 B 的性能。
A．相对于宇宙稳定不动 B．具有寻找真北 C．具有稳定指北 D．A和B均对38、引起陀螺罗经控制力矩变化的因素为 C 。
A．纬度 B．方位角 C．高度角 D．主轴动量矩39、起动船用陀螺罗经时，其主轴指北端的摆动轨迹为 A 。
A．收敛螺旋线 B．指数衰减曲线 C．椭圆曲线 D．以上均错40、在船舶纬度和速度变化多大范围时，应重新调整罗经的纬度误差和速度误差校正器C 。
A．根据船舶的瞬时纬度和航速进行校正 B．每当纬度变化1°，航速变化1节校正一次C．每当纬度至多变化5°，航速至多变化5节校正一次 D．对纬度和航速的变化无具体要求41、在北纬自由陀螺仪主轴相对子午面向东作视运动，这是由于 C 作用。
A．地球自转角速度 B．地球自转角速度的水平分量C．地球自转角速度的垂直分量 D．主轴高速旋转的角速度42、若从安许茨4型罗经储液缸抽出支承液体，再加入同量的甘油，则支承液体的A．导电率增加 B．浮力减小 C．浮力增加 D．导电率减小43、因安许茨系列罗经采用了 D ，则罗经不产生纬度误差。
A．陀螺球重心下移 B．双转子 C．液浮支承 D．水平轴阻尼法44、安许茨陀螺球坏了的现象可能是 D 。
A．陀螺球沉底或球内杂音大 B．出现45°固定误差 C．球略倾斜并往复摆动 D．A或B或C均可45、安许茨4型陀螺罗经正常工作时，陀螺球的三相电流值应在 A 范围内。
A．0.6～1.1A B．0.9～1.6A C．1.6～2.5A D．2.0～3.0A46、检查双转子陀螺罗经的陀螺球时，发现陀螺球高度偏低，则应 D 。
A．加适量蒸馏水，调整支承液体的密度 B．加适量甘油，调整支承液体的密度C．加适量安息酸或硼砂，增加支承液体的导电性能 D．用密度计证实支承液体比重不对，加甘油调整密度47、起动安许茨4型罗经时，先合上电源开关，后接通随动开关，为使陀螺球达到额定转速，两者的时间间隔至少应该有 D 。
A．90min B．60min C．40min D．20min48、安许茨4型陀螺罗经储液缸中支承液体的液面至加液孔顶端的距离一般为 A 。
A．4～5cm B．4～5mm C．1～2cm D．10～15cm49、检查安许茨型陀螺罗经的陀螺球高度时，罗经应满足的条件是 D 。
A．待罗经稳定 B．支承液体温度正常 C．罗经桌水平状态 D．A＋B＋C50、若起动安许茨4型陀螺罗经，仅接通电源箱上的电源开关，则陀螺电动机，随动系统 C 。
A．转动；工作 B．不转动；不工作 C．转动；不工作 D．不转动；工作51、安许茨4型罗经的支承液体由蒸馏水 A ，甘油，安息香酸组成。
A．10升；1升；10克 B．5升；0.5升；5克 C．10升；5升；1克 D．20升；5升；20克52、若从安许茨4型罗经储液缸抽出支承液体，再加入同量的蒸馏水，则支承液体的A．浮力增加 B．浮力减小 C．电导率增加 D．电导率减小53、安许茨4型陀螺罗经通常每 A 年需更换一次支承液体。
A．1 B．2 C．3 D．454、 B 可能引起安许茨4型陀螺罗经的蜂鸣器一直报警。
A．微动开关接触不良 B．环境温度太高 C．环境温度太低 D．A ＋B＋C55、在存放、清洁和拿取安许茨4型罗经陀螺球时，为不使润滑油溅到陀螺马达上，陀螺球倾斜应小于 B 。
A．30° B．45° C．60° D．90°56、检查安许茨4型罗经的随动速度，是测量随动部分以最大速度使航向转过90°所需的时间，应不超过 C 。