陀螺定向测量报告汇总
陀螺仪标准基线定向测量方法
第2期
许文媳，等:陀螺仪标准基线定向测量方法
81
高精度角度测量获得。 装置中平行光管C是定制的标准器,焦距/ =
550 nnn,可提供稳定的、接近无穷远的十字丝目 标⑴。对于a°c定向而言，整个过程相对单一，可行 性较高，而Sc的定向过程中却存在测角方法变换,
仪与平行光管对调焦误差引入的不确定度进行估 测。估测方法是以平行光管的十字丝为目标，使用 TS60照准目标读取水平角值,进行远近调焦后再照 准目标，并读取水平角读数，最后取2次读数差的绝 对值为不符值，完成一次试验。经过10次试验后， 最大不符值和最小不符值分别为0"和1.5",试验数 据按“极差法”评定不确定度：
依据JJG（测绘）5201 - 2013（陀螺经纬仪》的 要求，为了保障隧道工程定向的准确性，需对陀螺仪 进行检定。陀螺仪检定的计量标准器一般是指陀螺 仪标准基线，其主要作用就是提供方向基准。本文 主要探讨解决陀螺仪标准基线长、短目标点定向难 的问题。
2陀螺仪标准基线定向
2. 1陀螺仪标准基线的建设 参照《陀螺经纬仪》对陀螺仪计量标准装置的
Standard Baseline Orientation Measurement for Gyroscopes
XU Wenjing, WANG Lulu, DONG Xuming, WU Xuewen, SHEN Yingguang
摘要：陀螺仪标准基线是陀螺仪检定的主要计量标准器，标准基线组成的特殊性会导致其定向时 存在前后视距差过大的问题，进而在定向结果中引入不可控的调焦误差，大大降低定向精度。经过 大量的试验测试和研究，提出利用大视距差高精度测角法来消除调焦误差对定向精度的影响，并论 证了该方法的测量结果具有较高的可信度。 关键词：陀螺经纬仪检定；标准基线；调焦误差；定向精度；不确定度
测绘专业实验实习—— 陀螺仪定向原理
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
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。
陀螺仪实验报告
university of science and technology of china 96 jinzhai road, hefei anhui 230026,the people's republic of china陀螺仪实验实验报告李方勇 pb05210284 sist-05010 周五下午第29组2号2006.10.22 实验题目陀螺仪实验（演示实验）实验目的1、通过测量角加速度确定陀螺仪的转动惯量；2、通过测量陀螺仪的回转频率和进动频率确定陀螺仪的转动惯量；3、观察和研究陀螺仪的进动频率与回转频率与外力矩的关系。
实验仪器①三轴回转仪；②计数光电门；③光电门用直流稳压电源（5伏）；④陀螺仪平衡物；⑤数字秒表（1/100秒）；⑥底座（2个）；⑦支杆（2个）；⑧砝码50克+10克（4个）；⑨卷尺或直尺。
实验原理1、如图2用重物（砝码）落下的方法来使陀螺仪盘转动，这时陀螺仪盘的角加速度?为：?=d?r/dt=m/ip (1) 式中?r为陀螺仪盘的角速度，ip为陀螺仪盘的转动惯量。
m=f.r为使陀螺仪盘转动的力矩。
由作用和反作用定律，作用力为：f=m(g-a) (2) 式中g为重力加速度，a为轨道加速度（或线加速度）轨道加速度与角加速度的关系为：a=2h/tf2； ?=a/r (3) 式中h为砝码下降的高度，r如图1所示为转轴的半径，tf为下落的时间。
将(2)(3)代入(1)2ip?2mr2t?h2mgr可得： (4)2f测量多组tf和h的值用作图法或最小二乘法拟合数据求出陀螺仪盘的转动惯量。
2、如图3所示安装好陀螺仪，移动平衡物w使陀螺仪ab轴（x轴）在水平位置平衡，用拉线的方法使陀螺仪盘绕x轴转动（尽可能提高转速），此时陀螺仪具有常数的角动量l：l=ip.?r (5) 当在陀螺仪的另一端挂上砝码m（50g）时就会产生一个附加的力矩m*，这将使原来的角动量发生改变：dl/dt=m*=m*gr* (6) 由于附加的力矩m*的方向垂直于原来的角动量的方向，将使角动量l变化dl，由图1可见： dl=ld?这时陀螺仪不会倾倒，在附加的力矩m*的作用下将会发生进动。
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。
陀螺定向测量及提高贯通精度的措施
科学技术创新2020.26以柠条塔S1210超长隧道贯通测量为例，加入陀螺定向测量，进行贯通误差预计。
以下主要对导线网中加测陀螺定向边后的平差计算、加测最佳位置确定及实际加测情况等进行分析，提出了提高贯通精度的具体方案。
1加测陀螺边后附合导线平差及加测陀螺边最佳位置确定1.1加测陀螺边导线终点误差估计如图1，A 为起始点，AA 1为起始定向边，其坐标方位角为α0，导线测量点K 为终点，α1，αII ，…，αN 为N 条陀螺定向边，导线段数为N ，由B 点至K 点的一段为支导线。
图1导线示意图（1）由导线量边误差引起的终点K 的贯通误差（1）其中：m l ：测边中误差；α'：导线边与水贯通方向夹角。
（2）测角误差对贯通点误差累积影响（2）式中：η：所有导线点到重心连接线y'轴投影长；R y'：支导线B 至K 各点和K 点连线y'轴投影长。
（3）陀螺定向对贯通点误差累积影响假设各条陀螺定向边精度相同为m α0时有：（3）1.2两井贯通贯通点水平方向贯通误差预计如图2，地面点P 向两竖井分布布设导线P-I-II-III 和P-IV-V-VI ，假设m β上为测角中误差，m l 上为量边中误差，陀螺定向边为α1，α2，…，α5，测定其陀螺定向方位角，陀螺定向中误差设为m α1，m α2，…，m α5，其中地下导线独立施测2次。
导线段为A-E ，E-M ，M-K ，B-C ，C-N ，N-K ，其中M-K ，B-C ，N-K 为支导线边，A-E ，E-M ，C-N 是方向附合导线边，井下测角中误差m β下，井下量边中误差m l 下。
图2导线布设示意图贯通点在x'上误差预计如下：（1）地面导线边引起贯通测量x'上的误差（4）式中：R y'：地面导线各点与井下导线的起始点A 和B 的连线在y'轴上的投影长；α'：地面导线各边与x'轴夹角。
陀螺仪实验——精选推荐
陀螺仪实验陀螺仪是一种具有比较复杂的运动学和动力学现象的装置，它有一个高速旋转的定点运动转子，该转子的轴线具有定向性，这是陀螺的最大特点。
陀螺的定向性在工程中有重要用途，如舰船和导弹的导航、稳定船舶和车辆的姿态，实际上行驶的自行车能够不翻倒也是由于陀螺的定向性，这时自行车的两个轮子就是陀螺。
因此，陀螺仪实验对于学生巩固和提高所学运动学、动力学知识，对复杂运动规律的认知和分析计算都有重要作用。
一、陀螺仪的理论基础1．欧拉角如图4-9，设Oxyz 为一个正交坐标惯性系，另一个正交坐标系321x x Ox 或O ξηζ绕坐标原点O 定点转动，坐标系321x x Ox （动系）相对于Oxyz 的角位置关系可以用多种方法来描述，其中用三个欧拉（Euler ）角φ,θ,ψ来描述是刚体动力学中常见的方法。
参见图4-9，坐标系321x x Ox 的当前位置，可以将坐标系Oxyz 转动三次到达，先将Oxyz 绕z 轴转φ角，记为坐标系1，其中x 轴到达节线的位置；再将坐标系1绕节线转θ角，记为坐标系2，这时z 轴变为3x 轴；最后将坐标系2绕3x 轴转ψ角就得到321x x Ox ，其中原来的x 轴变为1x 轴、y 轴变为2x 、z 轴变为3x 轴。
这三个角是相互独立的，分别称为动系的进动角（φ）、章动角（θ）和自转角（ψ）（节线绕z 轴的转动为进动，动系绕节线的转动为章动，动系绕自转轴3x 的转动为自转）。
一般情况下，它们唯一地确定动系（刚体）的瞬时角位置。
再来确定动系321x x Ox 的角速度矢量Ω。
在~t t t +∆的t ∆时间内，设动系角位置的无穷小增量为φ∆、θ∆和ψ∆，动系的这种无穷小角位置改变可以将动系分别绕z 轴转φ∆、绕节线转θ∆和绕3x 轴转ψ∆后叠加得到，且结果与转动次序无关（我们对此不作证明，但必须注意，刚体多次有限转动的结果却与转动次序有关，因此不能叠加；学生可以将一本书沿任意两条边以一种次序各转90︒，再重新按不同的次序各转90︒，结果是不同的）。
陀螺实验报告
陀螺实验报告陀螺实验报告引言：陀螺是一种旋转的物体，它的运动规律一直以来都吸引着科学家们的注意。
为了更好地理解陀螺的运动特性，我们进行了一系列的陀螺实验。
本报告将详细介绍实验的目的、实验装置、实验步骤、实验结果以及实验结论。
实验目的：本次实验的目的是研究陀螺的稳定性和运动规律，通过实验探究陀螺的物理特性和运动机制。
实验装置：我们使用了一架陀螺装置，该装置由一个陀螺仪和一个支架组成。
陀螺仪由一个圆盘和一个轴组成，圆盘上有一个固定的重物。
支架上有一个可调节的支点，用于保持陀螺仪的平衡。
实验步骤：1. 调整支架：首先，我们需要调整支架，使得支点与陀螺仪的轴线垂直，并保持支点的稳定性。
2. 给陀螺仪加力：接下来，我们用手指轻轻地给陀螺仪加力，使其开始旋转。
注意力的大小和方向要一致，以确保陀螺仪的旋转方向和速度。
3. 观察陀螺仪的运动：我们仔细观察陀螺仪的运动，包括旋转的速度、旋转的方向以及陀螺仪的稳定性。
4. 记录实验数据：我们记录下陀螺仪的旋转时间、旋转速度以及稳定性等实验数据。
5. 重复实验：为了提高实验的准确性，我们进行了多次实验，并记录每次实验的数据。
实验结果：通过实验观察和数据记录，我们得到了以下实验结果：1. 陀螺仪的旋转速度与加力的大小和方向有关，加力越大，陀螺仪的旋转速度越快。
2. 陀螺仪的旋转方向与加力的方向一致。
3. 陀螺仪在旋转过程中具有一定的稳定性，能够保持一定的旋转时间和旋转速度。
实验结论：通过本次实验，我们得出以下结论：1. 陀螺的运动规律与加力的大小和方向有关，加力越大，陀螺的旋转速度越快。
2. 陀螺的旋转方向与加力的方向一致。
3. 陀螺具有一定的稳定性，能够保持一定的旋转时间和旋转速度。
进一步研究：虽然本次实验对陀螺的运动特性进行了初步研究，但还有许多问题值得进一步探索。
例如，我们可以研究不同形状和重量的陀螺对运动规律的影响，以及陀螺的旋转速度与稳定性之间的关系等。
结语：通过本次实验，我们对陀螺的运动特性有了更深入的了解。
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。
物理实验报告
定向陀螺演示仪实验报告实验目的本实验演示系统所受合外力为零时，角动量保持不变。
加深理解角动量守恒定律，了解陀螺定向的物理原理及其应用。
实验步骤1. 将定向陀螺仪平放在加速电机轮的支架上，脚踏通电给陀螺仪转子加速1至2秒钟左右，断电，双手平托将陀螺仪拿起。
2. 握住陀螺的手柄，任意翻转，观察到三个圆环各自绕自身轴转动，但是高速转动的转子转轴方向没有改变。
3. 将陀螺定向仪插放在底座上，经一段时间后会停下来。
注意事项1. 将定向陀螺放置在支架上时，务必放平，使其转子的外缘轻轻接触加速电机轮的轮缘。
2. 务必在转子转动平稳，并且断电后再取下陀螺。
3. 转子加速和演示过程中转子转速较高，注意不要触摸或碰到其他事物以免发生危险。
原理演示1.陀螺效应：进动如果您玩过陀螺玩具，就知道它能表演各种各样有趣的绝技。
陀螺能在细线或手指上保持平衡；能以非常奇妙的方式抵制自转轴运动；但最有趣的陀螺效应还数进动。
这是陀螺仪抵抗重力的表现。
根据这一原理，回转的自行车轮能够像下图所示的那样悬在空中：陀螺仪“抵抗重力”的能力令人莫名惊诧！它是怎么做到的？这种神秘的效应就是“进动”。
一般情况下，进动的发生过程是：如果有一个陀螺仪正在旋转，而您施力转动它的自转轴，则陀螺仪反而会围绕与力轴成直角的轴转动，如下列图形所示：图1中，陀螺仪正围绕自己的轴旋转。
图2中，施力转动陀螺仪的自转轴。
图3中，陀螺仪沿着与输入力方向垂直的轴对输入力做出反应。
那么，为何会发生进动呢？2.进动的产生陀螺仪为何会发生这种运动？自行车车轮的轮轴居然能像前面图形所示的那样悬在空中，看上去简直不可思议。
不过，只要想想陀螺仪在旋转时不同部位实际上都发生了什么，就会明白这种运动完全正常！让我们研究一下陀螺仪旋转时的两个小部位——顶端和底端，如图所示：向轮轴施力时，标示的两点会倾向于朝图中指示的方向运动。
如图所示，在向轮轴施力时，陀螺仪的顶端部位将试图向左运动，而底端部位则试图向右运动。
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。
陀螺定向提高贯通精度浅析
陀螺定向提高贯通精度浅析摘要：贯通测量是一项非常重要的矿山测量任务，贯通的精度对贯通工程的圆满完成有着重要的意义。
本文以某贯通导线中不加测陀螺边和加测陀螺边分别进行贯通误差预计，从陀螺定向技术使贯通横向精度提高的理论出发，计算了相应的贯通横向精度的提高率，为贯通测量中加测陀螺边的位置与数量的确定提供了理论依据。
关键词：贯通测量，横向，精度0 引言贯通测量是一项非常重要的矿山测量任务，贯通的精度对贯通工程的圆满完成有着重要的意义。
合理、有效地提高贯通精度，不仅可以最终保证贯通工程的完成效果，而且还可以适当加快施工速度，确保生产、掘进和通风的连续平衡性，神华神东煤炭集团公司作为我国最大的煤炭生产企业，每年每个矿井都承担着几个几公里的贯通测量工程。
影响贯通精度的因素很多，例如：导线测角误差、导线量边误差、高程误差、矿井定向误差等等，其中由于导线测角误差的累积影响造成远离起算边的控制导线点的精度降低，而不能满足大型贯通工程的实际需要。
因此，神东煤炭集团公司委托神东地测公司对大型贯通工程加测陀螺定向边，以保证工程的顺利贯通，提高贯通精度。
本文以实例配合理论验证的方式研究了陀螺定向技术使贯通横向精度提高的效果，为贯通测量中加测陀螺边的位置与数量的确定提供理论依据。
1 工程概况以保德煤矿81502工作面为例说明。
保德81502工作面是保德五盘区的第二个工作面，它是由三条顺槽分别是80502一号回风顺槽、81502二号回风顺槽和82502胶运顺槽组成。
工作面走向长度是4023.78米，工作面宽度240米。
81502一号回风与81502二号回风间有12米的净煤柱，贯通段全长约10252.2米。
设计方位353°11′34″。
1.1作业技术依据煤矿测量规程，原中华人民共和国能源部制定，1989.71.2作业仪器1）全站仪：仪器型号：日本索佳公司产SET-210K型。
标称精度：测角±2〞，测距：2mm+3×10-6；2）陀螺经纬仪：瑞士产WILD GAK-1经纬仪+T2经纬仪。
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。
测绘专业实验实习—— 陀螺仪定向原理与方法介绍
1.2 陀螺仪粗定向
在测定已知边和定向边的陀螺方位角之前，首先进行粗 略定向，即把全站仪望远镜视准轴置于近似北方向。
粗略定向可由附件粗定向罗盘来完成，也可采用两点逆 转点法，四分之一周期法和摆幅法来完成。
1.3 精密定向（逆转点法）
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；
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。
方法
测定悬挂零位时，先将全站仪整平并固定照准部，下方 陀螺灵敏部（不启动马达），从读数目镜中观测灵敏部 的摆动，在分划板上连续读ຫໍສະໝຸດ 个逆转点的读数，估读到 0.1格。
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
控制在5~8格之间； 观察陀螺摆光标左右摆动
的摆幅；
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!
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：
陀螺全站仪定向测量的引用
陀螺全站仪定向测量的引用
摘要：
1.陀螺全站仪的定义及特点
2.陀螺全站仪的定向测量方法
3.陀螺全站仪在实际应用中的优势
4.陀螺全站仪面临的问题及解决方案
5.陀螺全站仪的未来发展方向
正文：
一、陀螺全站仪的定义及特点
陀螺全站仪是一种集光、机、电、计算机技术于一体的高精度测量仪器，能够快速、精确地测定物体的空间位置和姿态。
陀螺全站仪具有高精度、高稳定性、操作简便等特点，广泛应用于地理测绘、工程测量、建筑施工等领域。
二、陀螺全站仪的定向测量方法
陀螺全站仪的定向测量主要包括两个步骤：首先是利用陀螺仪的稳定性确定测量仪器的初始方位角；其次是通过连续跟踪测量目标物体的方位角变化，从而获取测量目标物体的精确位置。
三、陀螺全站仪在实际应用中的优势
陀螺全站仪在实际应用中具有以下优势：
1.高精度：陀螺全站仪采用陀螺仪作为稳定基准，能够在较长时间内保持较高的测量精度。
2.高效率：陀螺全站仪能够连续跟踪测量目标物体的方位角变化，大大提高了测量效率。
3.适用范围广：陀螺全站仪不受地形、气候等条件限制，可广泛应用于各种测量场景。
四、陀螺全站仪面临的问题及解决方案
陀螺全站仪在实际应用中也存在一些问题，如陀螺仪的漂移、测量误差等。
为解决这些问题，研究人员采取了一系列措施，如采用抗差估计理论进行数据处理、提高陀螺仪的灵敏度等。
五、陀螺全站仪的未来发展方向
随着科技的不断发展，陀螺全站仪在未来将朝着更高精度、更智能化的方向发展。
陀螺仪实验报告
university of science and technology of china 96 jinzhai road, hefei anhui 230026,the people’s republic of china陀螺仪实验实验报告李方勇 pb05210284 sist-05010 周五下午第29组2号2006.10.22 实验题目陀螺仪实验（演示实验）实验目的1、通过测量角加速度确定陀螺仪的转动惯量；2、通过测量陀螺仪的回转频率和进动频率确定陀螺仪的转动惯量；3、观察和研究陀螺仪的进动频率与回转频率与外力矩的关系。
实验仪器①三轴回转仪；②计数光电门；③光电门用直流稳压电源（5伏）；④陀螺仪平衡物；⑤数字秒表（1/100秒）；⑥底座（2个）；⑦支杆（2个）；⑧砝码50克+10克（4个）；⑨卷尺或直尺。
实验原理1、如图2用重物（砝码）落下的方法来使陀螺仪盘转动，这时陀螺仪盘的角加速度?为：?=d?r/dt=m/ip (1) 式中?r为陀螺仪盘的角速度，ip为陀螺仪盘的转动惯量。
m=f.r为使陀螺仪盘转动的力矩。
由作用和反作用定律，作用力为：f=m(g-a) (2) 式中g为重力加速度，a为轨道加速度（或线加速度）轨道加速度与角加速度的关系为：a=2h/tf2； ?=a/r (3) 式中h为砝码下降的高度，r如图1所示为转轴的半径，tf为下落的时间。
将(2)(3)代入(1)2ip?2mr2t?h2mgr可得： (4)2f测量多组tf和h的值用作图法或最小二乘法拟合数据求出陀螺仪盘的转动惯量。
2、如图3所示安装好陀螺仪，移动平衡物w使陀螺仪ab轴（x轴）在水平位置平衡，用拉线的方法使陀螺仪盘绕x轴转动（尽可能提高转速），此时陀螺仪具有常数的角动量l：l=ip.?r (5) 当在陀螺仪的另一端挂上砝码m（50g）时就会产生一个附加的力矩m*，这将使原来的角动量发生改变：dl/dt=m*=m*gr* (6) 由于附加的力矩m*的方向垂直于原来的角动量的方向，将使角动量l变化dl，由图1可见： dl=ld?这时陀螺仪不会倾倒，在附加的力矩m*的作用下将会发生进动。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
6精度分析
1）同一条边各测回测量结果最大互差均未超过10″，详见表2、表3互差，表明仪器内符合精度符合要求；
2)两次地面控制边测量结果均值之差均未超过15″，详见表4两次标定常数陀螺方位角均值互差，表明仪器外符合精度符合要求；
5.1.4仪器常数的确定
仪器常数见表5。
表5仪器常数
控制边
控制边坐标
方位角( )
控制边子午线收敛角（ ）
控制边测得陀螺方位角均值（ ）
仪器常数
(C)
G3007→G3006
246°52′09″
-26′16.72″
246°26′02″
-9.72″
G3024→G3022
334°40′28″
-24′59.47″
334°15′54″
334°15′56″
4″
334°15′58″
5.1.2待测边测量陀螺方位
待测边测定陀螺方位角结果见表3。
表3待测边陀螺测定
序号
待测边编号
陀螺方位角
均值（ ）
互差
1
1#斜坡道
1053→1055
321°53′09″
321°53′12.7″
6″
321°53′15″
321°53′14″
2
430662.229
1055
3814721.892
430541.139
E106
3814496.765
431437.456
E107
3814459.429
431541.895
3083
3811452.311
431630.663
3082
3811581.143
431634.860
其中地面控制点为：G3007、G3006；G3024、G3022。
1#斜坡道E10Βιβλιοθήκη →E107109°15′34″
109°15′35″
3″
109°15′34″
109°15′37″
3
3#斜坡道
3083→3082
001°26′14″
001°26′18″
6″
001°26′20″
001°26′20″
5.1.3复测仪器常数
仪器常数复测陀螺方位角结果见表4。
表4复测仪器常数
序号
334°15′52.8″
-24.27″
5.1.5数据处理
1)待测边坐标方位角计算
式中： －待测边坐标方位角；
－待测边实测陀螺方位角；
－待测边仪器架设点子午线收敛角。
子午线收敛角 用下式计算。
式中： －待测边仪器架设点经度，精确到秒；
－仪器架设点所处3°带中央子午线；
－仪器架设点纬度，精确到分。
2）子午线收敛角计算的说明
G3007→G3006
246°52′09″
246°26′02″
26′07″
G3024→G3022
334°40′28″
334°15′52.8″
24′35.2″
5.2.2数据处理
待测边坐标方位角用下式计算。
其中： －仪器常数；
－待测边测得陀螺方位角均值；
－控制边仪器架设点与待测边仪器架设点子午线收敛角之差。
子午线收敛角之差的计算公式用下式计算。
其中： －待测边仪器架设点经度，精确到秒；
－控制边仪器架设点经度，精确到秒；
－陀螺仪架设点纬度，精确到分。
5.2.3测量结果
1）待测边（1053→1055）的坐标方位角为322°18′41.39″；
2）待测边（E106→E107）的坐标方位角为109°40′46.36″；
中国人民解放军第一〇〇一工厂
陀螺仪定向报告
XXX矿业1#与3#斜坡道实测
2015年10月26日
潼金矿业1#、3#斜坡道陀螺定向测量成果报告
1定向设备
本次陀螺定向采用中国人民解放军第一〇〇一工厂自主研发、生产的HGG05型陀螺全站仪(1 ≤5″)，编号15001，上置中翰测绘公司生产的TS-802N型全站仪。
3）待测边（3083→3082）的坐标方位角为001°51′7.66″。
5.2方法2数据处理方法及结果
5.2.1仪器常数的确定
其中： －控制边坐标方位角；
－控制点测得(含复测)陀螺方位角均值。
方法2仪器常数见表6。
表6方法2仪器常数
控制边
控制边坐标
方位角( )
控制边测得陀螺方位角均值（ ）
仪器常数
( )
根据计算得知控制边方位角分别为： =246°52′09″， =334° 40′ 28″。
3定向过程
1)在控制边进行2测回定向测量，标定仪器常数；
2)在待定边进行3测回定向测量；
3)在原控制边进行2测回定向测量，以两次控制边测量结果检验仪器的稳定性和精度，确保陀螺定向成果准确可靠。
4陀螺定向的限差要求
2数据来源
点位信息由XXX矿业地勘部提供。
表1控制点信息
点位
X
Y
G3007
3816634.319
428917.073
G3006
3816594.778
428824.508
G3024
3811951.219
432293.488
G3022
3812175.001
432187.585
1053
3814565.216
1)同一条边各测回测量结果最大互差不得超过10″；
2)两次地面控制边测量结果均值之差不得大于15″。
5数据处理结果
5.1方法1数据处理方法及结果
5.1.1仪器常数的计算
式中： －仪器常数；
－控制边坐标方位角，即 、 ；
－控制边仪器架设点子午线收敛角；
－控制边测得(含复测)的陀螺方位角均值；
子午线收敛角 用下式计算。
式中： －控制边仪器架设点经度，精确到秒；
－仪器架设点所处3°带中央子午线；
－仪器架设点纬度，精确到分。
标定仪器常数实测陀螺方位角结果见表2。
表2仪器常数陀螺测定
序号
控制边编号
陀螺方位角
均值（ ）
互差
1
G3007→G3006
246°25′54″
246°25′55.5″
3″
246°25′57″
2
G3024→G3022
3）方法1仪器常数C互差14.55″，表明仪器在经过运输和纬度发生变化时仪器常数稳定性符合要求。
利用高斯坐标反算，选取与控制边相同的地球半径与扁率分母及参考椭球，由X，Y计算出仪器架设点（控制边、待测边）的经纬度，进而计算出相应的子午线收敛角。
5.1.5测量结果
1）待测边（1053→1055）的坐标方位角为322°18′39.95″；
2）待测边（E106→E107）的坐标方位角为109°40′44.96″；
控制边编号
陀螺方位角
均值
两次标定常数陀螺方位角均值互差
1
G3007→G3006
246°26′07″
246°26′08.5″
13″
246°26′10″
2
G3024→G3022
334°15′46″
334°15′49.5″
6.5″
334°15′53″
经复测，两次控制边测量结果均值之差为分别为13″、6.5″，满足陀螺定向限差要求。