振动对陀螺定向影响的探讨.doc

振动对陀螺定向影响的探讨刘小生 (南方冶金学院，江西赣州 341000)摘 要： 本文首先分析 了陀螺定向时振动产生的原因，其班推导了振动对陀螺定向的影响公式，最后提出了减少振动对陀螺定向影响的措施： 美键词： 陀螺经纬仪、振动、陀螺定向 分类号： V204陀螺经纬仪是用陀螺的力学原理制成的一种定向仪器，由于它不受时间、地点和环境条件的限制， 同时观测简单方便、效率高，因此 目前已被广泛应用于矿山、铁道、军事等部门的定向测量。关于影响陀螺定向精度的因素，国内外许多学者都进行了探讨，然而到目前为止，振动对陀螺定向的影响未见到报道为此本文进行了一些探讨。1 振动产生的原因由于陀螺经纬仪的马达一般由定子、转子、端盖和轴承等组合件所组成。而组合件由于加工、装配材料的稳定性以及温升等因素的影响，可能造成较高的温度梯度和温度梯度的变化，引起较大的随机重量位移，即使其重心位置发生变化从而引起马达转子转动不平衡，由此产生强迫力矩，引起陀螺马达振动，即陀螺经纬仪振动 外界条件对陀螺经纬仪也会产生振动，其来源主要有以下几个方面：观测人员在仪器房边的走动；观测点附近有汽车等机动车行驶；观测地点附近有爆破冲击振动源等2 振动对陀螺定向的影响公式 无论是陀螺马达振动，还是测量位置上的地面振动，最终都会反映到陀螺经纬仪上，从而使陀螺经纬仪在正常的运动之外，附加其它运动。 设陀螺经纬仪除了受重力矩之外，还受振动力矩的影响。为了讨论方便，假设振动力矩按筒谐正弦规律变化，这时由文献- 的有关公式可得忽略空气阻力和悬带扭矩时的陀螺运动方程为、分别为陀螺运动的水平角及高度角、 分别为地球自转角速度和观测地点的纬度H、Mg 一分别为陀螺仪自转动量矩和重力矩My、Mz一分别为振动在 轴、z轴上的力矩幅值y、z一分别为振动在 Y轴、z轴上的力矩变化角频率。式中t：tl为陀螺的正常摆动运动， 是振动力矩对陀螺定向影响的附加运动。 3 讨论与分析 由(7)式可以看出，当存在简谐振动力矩时，陀螺的运动除正常摆动之外，还附加章动运动，以致陀螺定向时存在偏差。当振动严重，即附加的章动运动达到一定数值时，通过陀螺经纬仪的光学系统将无法观测到清晰的陀螺光标，看到的只是一条快速闪动的光带。也就是说不能观测到陀螺轴的真实摆动，自然陀螺定向也就不可能了 为了减少振动对陀螺定向的影响，根据振动产生的原因，作者认为可采取以下措施： 选用温升低、功耗小的直流无刷马达 2J，有利 于重心稳定 ，从而减少振动； 陀螺马达应在结构上完全对称，其材料要用 等膨胀系数的，马达轴向与径向间隔一定要小，马达 两端盖要采用能补偿变形薄壁零件，这样有利于温 升时马达重心位置稳定 ； 从仪器结构上进行衰减，即在南北平面内的 摆振动可通过在陀螺房周围隔一层间隙很小的空 气，然后再加上屏蔽层的相对阻尼法进行衰减，因为 陀螺摆对于壳体的相对运动振动能量通过空气摩擦 而减少。东西平面内的摆动可由电子转换控制器在 直流陀螺马达转子上加适当的反力矩来衰减，这个 原理基本上与借助控制阻尼质量的惯性 阻尼法相 当 。 陀螺定向的地点要远离外界振动源。参考文献 1煤炭科学研究院唐山分院陀螺经纬仪组，陀螺经蹄 仪基本原理、结构与定向，北京煤炭工业出版社，1982年 2黄存忠，永磁 陀螺马达在陀螺经纬仪中的应甩、测 绘科技9o(4)3942 3KEiclbokfforderongen an einen sekundet&reisel und praktlsche E柚 s8e dargeellt am Bei d des V 一 sungskrelsels“Gyremm”AvN8o(3)(上接 l8页) 还要有广博的知识面，不仅要懂得自然科学知识 ，还 要懂得相当的社会科学、软科学知识。政府部门要 拥有高素质的 GIS人才，才能有效地利用 GIS进行 管理和决策。 43 数据质量问题 影响 GIS数据质量的因素千头万绪，名目繁多， 存在许多不确定性，导致数据质量不好控制，给建库 带来很多不便 进人数据库的数据质量过高，则是 浪费，很不经济；反之，质量偏低，则达不到要求 ，可 能造成严惩的后果。把握适度质量有一定难度。 44 安 全 问题 特别是基于因特网的 GIS，要非常注意数据的 保密性。而 GIS中庞大的数据要逐一核实其对外发 布是否符合国家安全是一件很困难的事，一旦出了问题，可能造成严重后果。 45 网络通讯建设不同步 低带宽的网络通讯是制约 GIS普及应用的一个 瓶颈，另外，网络产品的质量和价格将影响 GIS的网 上应用，更重要的是由于电信垄断使得网络服务质 量跟不上，上网费用过高，严重影响了网络通信的发 展，GIS的有偿服务难以实现，WebGIS产业化必将受 阻 参考文献 1李德仁：当前国际GIS的研究和应甩现状，Rs、GIS、