工作原理與應(yīng)用 - 陀螺儀是什么？

　　工作原理與應(yīng)用

　　1.陀螺工作站的原理

　　高速旋轉(zhuǎn)的物體的旋轉(zhuǎn)軸，對于改變其方向的外力作用有趨向于鉛直方向的傾向。而且，旋轉(zhuǎn)物體在橫向傾斜時，重力會向增加傾斜的方向作用，而軸則向垂直方向運動，就產(chǎn)生了搖頭的運動（歲差運動）。當(dāng)陀螺經(jīng)緯儀的陀螺旋轉(zhuǎn)軸以水平軸旋轉(zhuǎn)時，由于地球的旋轉(zhuǎn)而受到鉛直方向旋轉(zhuǎn)力，陀螺的旋轉(zhuǎn)體向水平面內(nèi)的子午線方向產(chǎn)生歲差運動。當(dāng)軸平行于子午線而靜止時可加以應(yīng)用。

　　2.陀螺工作站的構(gòu)造

　　陀螺經(jīng)緯儀的陀螺裝置由陀螺部分和電源部分組成。此陀螺裝置與全站儀結(jié)合而成。陀螺本體在裝置內(nèi)用絲線吊起使旋轉(zhuǎn)軸處于水平。當(dāng)陀螺旋轉(zhuǎn)時，由于地球的自轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸在水平面內(nèi)以真北為中心產(chǎn)生緩慢的歲差運動。旋轉(zhuǎn)軸的方向由裝置外的目鏡可以進(jìn)行觀測，陀螺指針的振動中心方向指向真北。利用陀螺經(jīng)緯儀的真北測定方法有“追尾測定”和“時間測定”等。

　　追尾測定［反轉(zhuǎn)法］

　　利用全站儀的水平微動螺絲對陀螺經(jīng)緯儀顯示歲差運動的刻度盤進(jìn)行追尾。在震動方向反轉(zhuǎn)的點上（此時運動停止）讀取水平角。如此繼續(xù)測定之，求得其平均震動的中心角。用此方法進(jìn)行20分鐘的觀測可以求得+/-0。5分的真北方向。

　　時間測定［通過法］

　　用追尾測定觀測真北方向后，陀螺經(jīng)緯儀指向了真北方向，其指針由于歲差運動而左右擺動。用全站儀的水平微動螺絲對指針的擺動進(jìn)行追尾，當(dāng)指針通過0點時反復(fù)記錄水平角，可以提高時間測定的精度，并以+/-20秒的精度求得真北方向。

　　3. 陀螺全站儀的應(yīng)用實例

　　3.1 隧道中心線測量

　　在隧道等挖掘工程中，坑內(nèi)的中心線測量一般采用難以保證精度的長距離導(dǎo)線。特別是進(jìn)行盾構(gòu)挖掘（shield tunnel）的情況，從立坑的短基準(zhǔn)中心線出發(fā)必須有很高的測角精度和移站精度，測量中還要經(jīng)常進(jìn)行地面和地下的對應(yīng)檢查，以確保測量的精度。特別是在密集的城市地區(qū)，不可能進(jìn)行過多的檢測作業(yè)而遇到困難。如果使用陀螺經(jīng)緯儀可以得到絕對高精度的方位基準(zhǔn)，而且可減少耗費很高的檢測作業(yè)（檢查點最少），是一種效率很高的中心線測量方法。

　　3.2 通視障礙時的方向角獲取

　　當(dāng)有通視障礙，不能從已知點取得方向角時，可以采用天文測量或陀螺經(jīng)緯儀測量的方法獲取方向角（根據(jù)建設(shè)省測量規(guī)范）。與天文測量比較，陀螺經(jīng)緯儀測量的方法有很多優(yōu)越性：對天氣的依賴少、云的多少無關(guān)、無須復(fù)雜的天文計算、在現(xiàn)場可以得到任意測線的方向角而容易計算閉合差。

　　3.3 日影計算所需的真北測定

　　在城市或近郊地區(qū)對高層建筑有日照或日影條件的高度限制。在建筑申請時，要附加日影圖。此日影圖是指，在冬至的真太陽時的8點到16點為基準(zhǔn)，進(jìn)行為了計算、圖面繪制所需要的高精度真北方向測定。使用陀螺經(jīng)緯儀測量可以獲得不受天氣、時間影響的真北測量。

　　4，陀螺儀的各種品牌及購買途徑;

　　美國ADI公司 TI公司 ST公司 俄羅斯 Fizoptika 挪威SENSONOR公司 日本Silicon美國BEI村田 EPSON

　　美國CrossbowKVH國內(nèi)的一些高校和研究所也在研發(fā)生產(chǎn)一些陀螺儀，國內(nèi)的一些公司和北京中發(fā)電子市場3176代理某些陀螺儀