《工程测量》-教案04-陀螺经纬仪

学期授课教案20XX—20XX学年度第X学期课程编号课程名称工程测量学分/学时2学时授课专业授课班级任课教师20XX年X月-5-教学设计项目/章节第九章第5节专业XXXX教师XXX任务名称陀螺经纬仪班级XXX时间XXX授课形式PPT讲授课时2课时地点XXX学情分析知识基础：已经学过基础测量、控制测量、测量平差等课程技能基础：能够使用全站仪、水准仪、GNSS接收机进行基本测量操作。任务目标技能目标能够利用陀螺经纬仪进行联系测量。知识目标了解陀螺经纬仪的基本结构、工作原理。素质目标1.培养学生对《工程测量》学习的兴趣；2.强化学生的岗位意识，增强责任感；3.培养学生团队协作能力和认真负责的敬业精神。教学策略教学重点解决措施重点：陀螺经纬仪的定向方法；措施：通过比较法让学生加深理解。教学难点解决措施难点：陀螺经纬仪的工作原理；措施：通过演示陀螺仪特性的相关动画让学生加深理解。教学组织班级授课√实训教学分组教学个别教学协作教学现场教学教学实施流程导图开始上课、考勤开始上课、考勤复习旧课引入本节课内容进洞关系计算隧道中线放样总结本节的重难点，布置作业下课陀螺仪的基本特性陀螺经纬仪的基本结构陀螺仪指北陀螺仪指北原理陀螺经纬仪的陀螺经纬仪的定向方法高精度磁悬浮高精度磁悬浮陀螺全站仪教学过程教学步骤与内容备注陀螺经纬仪是将陀螺仪和经纬仪结合一起的仪器。它利用陀螺仪本身的物理特性及地球自转的影响，实现自动寻找真北方向，从而测定地面和地下工程中测站到目标点的大地方位角，即测站到目标点方向与真北方向之间的角度。在地理南北纬度不大于75°的范围内，它可以不受时间和环境等条件限制，实现快速定向。目前陀螺经纬仪应用于建筑、测绘、铁道、森林、军事和地下工程等部门和行业的定向测量。9.5.1陀螺仪的基本特性凡是绕其质量对称轴高速旋转的物体均称为陀螺，因此陀螺仪的主要部件是一个匀质的转子，它的质量集中在边缘上，可绕其质量对称轴高速旋转。其转速达到每分钟20000转左右。在没有任何外力作用，并具有3个自由度的陀螺仪称为自由陀螺仪。自由陀螺仪在高速旋转时具有两个重要特性：（一）陀螺仪自转轴在无外力矩作用时，始终指向其初始恒定方向。该特性称为定轴性。（二）陀螺仪自转轴受到外力矩作用时，将按一定的规律产生进动。该特性称为进动性。9.5.2陀螺仪指北原理陀螺经纬仪通常采用一根金属悬带将陀螺房悬挂起来，陀螺轴保持在水平面内，陀螺仪的重心在悬带方向上且位于转子轴的下面。这种陀螺仅在地球自转的影响下，陀螺房的重量将产生一重力矩，在此外力矩作用下，陀螺转子轴具有指北的性能。9.5.3陀螺经纬仪的基本结构把陀螺经纬仪是陀螺仪和经纬仪相组合而进行定向的仪器。它是由陀螺仪、经纬仪、陀螺电源三个部分组成。经纬仪仅比普通经纬仪增加了一个定位连接装置。悬挂式陀螺仪主要由灵敏部、光学观测系统、锁紧装置及机体外壳等部分构成，如图9.37。（一）灵敏部。它是陀螺仪的核心，包括陀螺马达和陀螺房、悬挂带、导流丝、反光镜或光学给向元件。（二）光学观测系统。这部分主要用来观测灵敏部的摆动或用以跟踪灵敏部，进行定向测量。（三）锁紧装置。这部分主要用来固定灵敏部，当陀螺不用时可使悬挂带不受力，以便于陀螺仪的运输和搬移，有时也附有阻尼装置和限幅装置。（四）机体外壳。机体外壳的内壁和底部是防磁材料制成的，主要是防止外界磁场的干扰，外壳上有导线插头、粗略观测孔以及附属于机体的其他元件等。陀螺电源由蓄电池组、充电器、逆变器等组成。9.5.3陀螺经纬仪的定向方法陀螺经纬仪定向就是测定地下或地面待定边的坐标方位角。其主要内容包括：在地面已知边上测定仪器常数；在待定边上测定该边的陀螺方位角；计算待定点子午线收敛角以及计算待定边的坐标方位角，进行定向精度评定等。（一）仪器的常数测定（二）陀螺仪悬挂带零位观测（三）粗略定向（四）精密定向（五）陀螺经纬仪定向时的注意事项9.5.4高精度磁悬浮陀螺全站仪GAT磁悬浮全站仪是一种具有全天候、全天时独立测定任意测线真北方位角的陀螺定向仪器。陀螺仪部分通过采用磁悬浮支承技术取代了传统陀螺的悬挂带支承技术，从根本上解决了悬挂带易断裂以及扭力矩影响的问题，最大限度地减少了干扰力矩对寻北精度的影响。思政小课堂加深学生对测绘行业的认知，培养学生的测绘素精神播放相关视频帮助学生理解地下工程测量的内容教学评价学生学习效果评价：小组评价、教师评价教师教学效果评价：自我评价、学生评价板书设计1.陀螺仪的基本特性2.陀螺仪指北原理3.陀螺经纬仪的定向方法4.高精度磁悬浮陀螺全站仪(实验)实训任务无作业、讨论、思考题陀螺经纬仪的仪器常数是在井上还是井下