陀螺经纬仪发展.doc

陀螺经纬仪陀螺经纬仪是陀螺仪和经纬仪的结合体，主要用于测绘工作中，在矿山、隧道、海洋、森林和军事等隐蔽地区的定向测量和快速测量。今天小编来介绍一下陀螺经纬仪现状及发展趋势，希望可以帮助到大家。一、陀螺经纬仪的基本结构陀螺经纬仪的研究现状(一)两种高精度经纬仪的简介1、MARCS陀螺经纬仪。MARCS(Master Azimuth Reference Calibration Standard)称为“主方位基准校准标准”,由美国研制。该设备的精度小于2弧秒,对准时间约10分钟。它为美军使用的中等精度陀螺经纬仪的校正设备。其测量原理为:在无阻尼条件下,在精确定时的四分之一摆动周期内将仪器从初始位置快速粗略定位于北向,然后在阻尼条件下采用快速反馈法给摆施抽阻尼力矩,使陀螺自转轴逐渐静止在子午面内。最后锁定机构将摆锁定,归零,真北方位通过摆上的反光镜传递出去。该仪器结构复杂,在技术上有独到之处。它采用一种特殊的马达电源导流装置以便保证当摆和跟踪装置之间出现相对运动时,只产生超低扭矩。锁定机构利用交流电机和凸轮将摆锁定或开锁,锁定动作平稳而连续,以致摆上不受冲击。2、Gyromat陀螺经纬仪。Gyromat陀螺经纬仪是西德WBK矿山测量研究所于1978年在MW77型陀螺经纬仪的基础上发展而成的。数字显示方位角的自动测量陀螺经纬仪。其精度为3弧秒,测量时间为7min。它的特点是,在测量过程中可以有效地抑制各种高频干扰信号.而且在准确的定时内积分值与测量起点无关。由于测量时间只需一个周期,所以测量时问短,寻北速度快。它采用直流马达的陀螺元件,低速低功耗.温升低,不用导流丝可以有效地减少干扰力矩,不用外部电源而在敏感元件中自备电池。(二)国内外陀螺经纬仪在精度方面的发展国内有多家单位在开展陀螺经纬仪精度方面的研究工作。1970年研制成功的DJ6摆式陀螺经纬仪,是当时我国同类仪器中精度最高的仪器之一;1990年研制成功TDJ88,寻北精度达到国内领先水平。进入新世纪,该所与1001厂合作,又研制出了新型的高精度陀螺经纬仪,具有较高的测量精度和自动化水平。其他代表产品有中国船舶工业总公司第707所研制TJ-7071陀螺指北仪,寻北时间20min,寻北精度优于15,中国航天发射技术研究院第15所研制的TXC.1自动寻北陀螺经纬仪,寻北时间8min,寻北精度为20。磁悬浮是一种无摩擦、无磨损的支撑方式。利用该技术研制出的陀螺经纬仪不再采用悬挂带悬挂陀螺房体,而采用磁悬浮支撑的结构形式。这种结构形式可以消除悬挂带扭矩对陀螺盘房体运动的影响,从而实现快速、精确寻北。目前乌克兰中央设计局已研制出这种陀螺经纬仪,寻北时间为7min,寻北精度达到3。国内长安大学也研制出了该种陀螺经纬仪,寻北时间为10min,寻北精度为5。现代陀螺经纬仪,按定向精度分为l0外的工程级和lO以内的精密级两挡,定向原理除英美曾用速度式外一般都为摆式,陀螺仪与经纬仪整体使用结合方式有下挂式和上架式两类。下挂式仪器是在材料科学和电子技术进步的基础上于50年代未发展起来的,至今几乎所有精密级仪器和自动化程度较高的仪器均属此类。上架式仪器随着陀螺马达的小型化也在这一时期发展起来,工程级仪器多属此类。无论哪类仪器,陀螺仪与经纬仪联用的形式都有多种。ARK2等少数仪器两部分一体化设计,结构简化,使用可靠。GAK1等不少仪器两部分可以分离,便于按需要组合,但重复连接有36方向误差。多数仪器直接选用商品经纬仪与陀螺仪连成一体。加工少,成本低。陀螺经纬仪的发展趋势随着科学技术、经济建设和国防建设的迅速发展,对陀螺经纬仪定向技术的要求愈来愈高,尤其要满足快速精密定向的需要。解决这一问题有三种不同途径:1、研制自动化测量附件。如:在加拿大大地测量工作中,利用MOMGiBl陀螺经纬仪,以附加自动测量时间装置求得摆动平衡位置标准差已由15提高到1.5。2、改进测量方法和改善估值模型,同样可以达到提高定向精度和缩短观测时间的目的。测量方法由手动测量逐渐发展到自动定向法,精度由20提高到5左右,时间缩短到7分钟。3、研制自动化的陀螺经纬仪。如MOM厂研制的GiB23。一次测量方位角的标准差达到35,GiB23的定向标准差已提高到0.5等。近几年,国内外还出现了自动显示、自动记录的电子陀螺经纬仪;结论在矿山测量中,用陀螺仪进行定向可以克服几何定向占用井筒时间长、耗费劳力多及井筒越深,从而提高了矿井定向的速度和精度,今后进一步研究和改进经济实用的、自动化陀螺仪及惯性仪器,研制开发不同精度系列.适于不同