《工程测量概论-孙现申》22上架式陀螺经纬仪结构及其观测方程-2h.ppt

陀螺经纬仪结构及其定向观测方程 军事工程测量学 二院一室孙现申 635306sunxianshen123 向同学们问好 绕自身轴高速旋转的匀质刚体 称为陀螺仪 定轴性 进动性 陀螺仪转动的微分方程 内容回顾 摆式陀螺寻北原理 内容回顾 摆式陀螺寻北原理 1 Ecos cos 2 Ecos sin 3 Esin 地球自转对陀螺仪的影响 内容回顾 摆式陀螺寻北原理 将自由陀螺仪放置在纬度为 的地方 初始状态是 自转轴水平 真方位角为 以太阳或其它恒星作为惯性参考系 则陀螺轴不动 地球在动 摆式陀螺仪的运动方程 将摆式陀螺仪放置在纬度为 的地方 某时刻 陀螺仪自转轴真方位角为 倾角为 定义瞬时坐标系x y z 1 Ecos cos 2 Ecos sin 3 Esin 内容回顾 摆式陀螺寻北原理 Hx Jx x J H相对于Hx取Hy Hz 0 Mx 0 My MG Mz 0 摆式陀螺仪的运动方程 摆式陀螺仪 2 5个自由度 内容回顾 摆式陀螺寻北原理 将以上结果代入陀螺仪转动的微分方程之后二式 得 摆式陀螺仪的运动方程 内容回顾 摆式陀螺寻北原理 使sin 定义陀螺力矩Dk H Ecos 指向力矩Mk Dksin Dk 在Mz 0时 一般解式为 摆式陀螺仪的运动方程 上架式陀螺经纬仪的结构 以JT15为例 JT15外貌 经纬仪 陀螺仪 经纬仪与陀螺仪连接装置 电源箱 加装桥形支架 连接误差应小于仪器定向误差的1 3 实验证明一般仪器均能满足 JT 15结构 1悬挂带 2照明灯 3光标 4陀螺马达 5分划板 6目镜 7凸轮 8螺纹压环 9桥形支架 10悬挂柱 11上部外罩 12导流丝 13支架 14外壳 15磁屏蔽罩 16灵敏部底座 17锁紧限幅机构 灵敏部 光学观测系统 锁紧限幅机构 外壳 陀螺仪 灵敏部 悬挂带1 导流丝12 陀螺马达4 陀螺房及反光镜等 悬挂带是一根截面为0 58 0 03mm2的银铜丝 它一方面要求有一定的抗拉强度 一般约为550g 另一方面又要求具有较小的扭矩系数 光学观测系统 光学观测系统 上架式陀螺经纬仪的结构 以JT15为例 光学观测系统 分划板格值的设计值一般为 10 但实际数值与此往往相差很大 精密定向时需对值进行实际测定 分划板的 0 刻划线应与经纬仪望远镜视准轴在同一铅垂面内 二者的实际水平夹角称为陀螺经纬仪的仪器常数 用Cg表示 在陀螺马达未启动状态下 光标线的静止位置或自由摆动中心应与分划板零刻划线重合 二者的实际偏差称为悬带零位 或简称零位 用 表示 以格数计 上架悬挂式陀螺经纬仪定向观测方程 陀螺轴的自由摆动方程 当陀螺仪未自转时 陀螺轴也将产生单摆运动 是由悬挂带扭力矩引起的 所以称为扭摆运动 又因为无陀螺的进动参与 也称为自由摆动 设陀螺轴自由摆动中心在分划板上的位置为 即零位 则陀螺轴在 位置时 悬挂带产生指向 位置的扭力矩 其中DB为悬挂带扭矩系数 与悬挂带截面大小和形状有关 较窄的矩形截面具有较小的DB 上架悬挂式陀螺经纬仪定向观测方程 陀螺轴的自由摆动方程 该微分方程的普通解式为 其中 上式用于零位 的测定 因此 或 悬挂带弹性质量稳定性即DB的稳定性 可通过自摆周期TD的变化来反映 对低 中 高精度陀螺经纬仪 TD的变化可分别控制在0 8 0 5 0 2s 的稳定性 测前测后零位之差可控制在0 3格 上架悬挂式陀螺经纬仪定向观测方程 陀螺轴的自由摆动方程 上架悬挂式陀螺经纬仪定向观测方程 跟踪状态下陀螺经纬仪的定向观测方程 所谓跟踪状态 是指操作员转动经纬仪照准部的微动螺旋 使陀螺目镜分划板的某一刻划 A 一般用零刻划线 始终与光标线重合 在此状态下 采集经纬仪水平度盘读数 及时间观测值t以完成真北方向的确定 此时 外力矩 代入 得 其解式为 陀螺跟踪周期 摆幅的衰减系数 在10 5 10 6之间 上架悬挂式陀螺经纬仪定向观测方程 跟踪状态下陀螺轴的摆动方程 A Cg A 实践中一般总是用零刻划线跟踪 即 A 0 上架悬挂式陀螺经纬仪定向观测方程 跟踪状态下陀螺轴的摆动方程 上架悬挂式陀螺经纬仪定向观测方程 不跟踪状态下陀螺经纬仪的定向观测方程 当经纬仪照准部在近似北方向N 固定时 则陀螺轴的摆动完全反映在陀螺分划板上 陀螺轴摆动时 悬挂带的扭力矩也在改变 这时 陀螺仪处于不跟踪状态 设陀螺轴某时刻的位置对应于分划板上的 对应度盘于 则扭力矩和摩擦力矩形成陀螺仪的外加力矩 代入 得 N Cg 可解得 不跟踪周期 分写为 上架悬挂式陀螺经纬仪定向观测方程 不跟踪状态下陀螺轴的摆动方程 陀螺轴运动方程小结 上架悬挂式陀螺经纬仪定向观测方程 陀螺轴的自由摆动方程 其中 上式用于零位 的测定 跟踪状态下陀螺轴的摆动方程 不跟踪状态下陀螺轴的摆动方程 陀螺轴运动方程小结 上架悬挂式陀螺经纬仪定向观测方程 思考与练习一 名词解释 悬带零位 仪器常数 分划板格值 跟踪状态 跟踪观测 跟踪周期 摆幅衰减系数 零位改正系数 不跟踪状态 不跟踪观测 不跟踪周期二 叙述题 试叙述陀螺仪灵敏部的组成 试概略描述上架式陀螺仪的光路系统 试叙述锁紧限幅机构的作用 试简述陀螺经纬仪的结构 试将图中的英文名称翻译成中文