陀螺仪原理及YJTG构造和工作流程.doc

目 次 1 陀螺及其特性 1 1.1 陀螺 1 1.2 摆式陀螺仪 1 1.3 陀螺仪的基本特性 1 1.4 摆式陀螺仪寻北原理 2 1.5 积分式陀螺经纬仪的定向原理 5 2 Y/JTG-1陀螺经纬仪的主要结构 6 2.1 总体构成 6 2.2 主要技术指标 7 2.3 Y/JTG-1A型积分式陀螺经纬仪工作流程 8 2.4 陀螺仪的机械结构及光学系统 8 2.5 自动积分及测量控制电路 11 3 定向测量作业程序 13 3.1 测前准备 13 3.2 仪器各功能选择 13 3.3 方位角的测量 13 4 作业中的注意事项 14 5 仪器参数的设置 15 5.1 自摆周期和启动不跟踪周期的测定 15 5.2 仪器常数C的标定 15 5.3 时间设置 16 6 仪器的一般调校 16 6.1 管状水准器的调校 16 6.2 陀螺灵敏部悬带扭力零位的调校 16 6.3 激光对点器的调校 17 7 陀螺经纬仪的维护与保养 17 欢迎陀螺全站仪感兴趣的朋友欢迎来电咨询。 联系电话 王 qq:553960016 Email：wzy1369@163.com1 陀螺及其特性 陀螺 凡是绕定点高速旋转的物体，或绕自身轴高速旋转的任意刚体，都称为陀螺。如图-1所示，设刚体上有一等效的方向支点O。以O为原点，作固定在刚体上的动坐标系O-XYZ。刚体绕此支点转动的角速度在动坐标轴上的分量分别为y、ωz，若能满足以下条件：z＞＞ωx ωz＞＞ωy ωz≈Const （1-1） 这种类型的刚体统称为陀螺。OZ轴是高速旋转轴，也称陀螺转子轴。刚体一面绕OZ轴作等速旋转，另一方面还可以绕OX及OY轴作较慢的转动。前者称为自转运动，后者称为进动运动。 图-1 陀螺定义示意图 摆式陀螺仪如图-3所示，即在陀螺仪轴上加上悬重G，则重心由陀螺仪中心O下移到O′点，结果便限制了绕Y轴旋转的自由度。亦即X轴受悬重G的作用，而永远趋于和水平面平行的状态，或者说陀螺自转轴的俯仰受到一定限制。由此可知，摆式陀螺仪具有两个完全的自由度和一个不完全的自由度，故也称为二个半自由度陀螺仪。 1-陀螺转子 2-内平衡环3-外平衡环 4-底座陀螺仪有两个非常重要的特性，即定轴性和动性。对于由高速转子组成的陀螺仪来说，不管它们的用途如何不同，结构上如何变化，它们都是按照陀螺的这两个基本特性来工作的。 为了说明自由陀螺仪的两个特性，可用图-4所示的实验仪器做一个实验。首先，把衡重A移至使杠杆达到静平衡的位置上，然后使陀螺高速旋转，这时看到陀螺旋转轴的空间方向始终保持不变，图中指向左边。证实无外力作用，陀螺转轴方向具有恒定不变的特性。因此将陀螺仪装在飞行器内，如果陀螺轴系没有摩擦，无论飞行器怎样倾斜、转弯、俯仰等，陀螺转子轴的方向始终指向初始恒定的方向。 图1-4 自由陀螺仪特性实验仪 如果将衡重A向左移动一小段距离，在陀螺不转动的情况下，杠杆将在竖直面内产生逆时针方向的转动，即左端下降、右端上升。但是当陀螺转动时，杠杆不作上下倾斜运动，而是仍然保持水平，且在水平面内作逆时针方向的转动（从上向下看），这种现象就是所谓的“进动”。如果将衡重A向右边移动一小段距离，在陀螺转动的情况下，也将产生“进动”，不过进动方向和上述方向相反，即杠杆在水平面内作顺时针方向的转动。 陀螺经纬仪上的陀螺仪，其支点不在三轴的交点上，而是将陀螺仪用弹性悬带悬挂着，支点在弹性悬带上端的着力点O上，如图所示，O点对整个陀螺仪来讲是个不动点。 图1-5 摆式陀螺仪受重力作用的情况 由图中知道，当陀螺主轴x水平时，重力P的方向既通过重心O，也通过陀螺仪的支点O，重力矩为零，对陀螺仪不发生作用，因此陀螺不产生进动。但是当地球自转了角之后，陀螺主轴相对地平面AB，升高了角，即图中x轴方向与AB′之间的夹角(AB′／／AB)。这时陀螺仪的重力P的方向不再通过陀螺仪的支点，而产生了力臂为1sin的重力矩(摆力矩)M，即 （1-2） 式中为陀螺仪悬挂点O至重心O之间的距离； 为陀螺仪灵敏部的重量，其值为mg； 为陀螺仪主轴与地平面之间的夹角(倾角)。 由陀螺进动规律知道，重力矩M的矢量在y轴上，它作用在陀螺仪主轴上，陀螺一旦旋转，便产生进动。陀螺主轴的进动角速度应与外力矩M成正比，而与陀螺仪的动量矩成反比，即 （1-3） 从上式看出，当陀螺仪的P、l、H选定之后，进动角速度P的大小完全随着高度角的大小变化而变化，而的变化却是地球自转所造成的。这样便