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原标题:陀螺全站仪特点及应用领域_仪器仪表_技术中心_机电之家资讯网

浏览次数:86 时间:2019-12-21

陀螺全站仪是由中国航天开放应用于民用产品的全自动陀螺仪,产品性通通过军工标准验证,稳定性好,精度高。能够短时间内全自动测定目标方位角,并且对全自动陀螺全站仪的操作、步骤非常简单,与传统陀螺仪相比、操作者只需简单的几次按键,其他工作全部由仪器自动完成。 陀螺全站仪的特点: 1.陀螺全站仪具有“一键式”全自动寻北功能,操作非常简单; 2.采用全自动零位修正程序,实现高精度定向,无需手动零位校准; 3.采用直流永磁陀螺电机,陀螺旋转精度高,转动无死点,陀螺敏感部升温小; 4.多层磁屛机构,屏蔽外部磁场,提高设备抗干扰能力; 5.陀螺仪与全站仪采用合理,可靠的机械及通信接口处理,并可与市场上多种品牌全站仪对接。 陀螺全站仪应用领域 大地测量、方位标定、导弹武器初始定向 与常规仪器相比,利用陀螺仪定向不需要罗盘等设备预先确定近似北方向,并且无需考虑通视和气象情况、也不要求提供已知点等。除了在南北极点外,陀螺仪都能够测定出真北方向。陀螺仪尤其适用于地矿、煤矿、隧道、地铁等地下工程,是其它仪器设备无法替代的理想定向和测量工具。

由于陀螺仪定向的人工观测过程费时费力,很容易造成返工且精度受到限制,所以便出现了自动陀螺经纬仪,这是能够自动确定过测站的子午线方向(陀螺北方向)和测线的陀螺方位角的仪器。目前,随着城市建设的加快,城市地铁建设中的联系测量受到外界环境的影响越来越大,特别在城市繁华区修建地铁,竖井洞口往往只有6~10m,在洞内引测方位角的条件受到极大限制,洞内定向的精度很难保证。而将自动陀螺仪系统使用到地铁工程中,就极大地提高了地铁隧道联系测量的精度,确保了地铁隧道的准确贯通。特别是在长大地铁隧道中,使用陀螺仪进行联系测量将地面坐标和方位传递到隧道洞内,保证长大隧道的准确贯通,其优势极为明显。

1 系统的构成

AFS(AllFunctionStation)是在自动陀螺经纬仪基础上发展起来的一种新型仪器系统。AFS系统的构成框图如图1所示:

1.1 自动陀螺仪

自动陀螺仪是基于照准部不动的对称测时法找北。采用测时法找北取代了人工观察指标线重合时按表计时的方法,大大提高了测试时的精确度,使一测回找北的内部符合标准偏差约为1s。AFS还用测前与测后的自动零位观测取代了人工估读零位,使零位测量的标准偏差约为1s,由于自动测时和自动零位观测精度很高,加上其它提高精度与稳定性的措施,保证了AFS系统一次定向标准偏差优于15s。

1.2 电源与控制器

电源和控制器向自动陀螺马达提供高稳定性的稳频稳压电源,并控制自动陀螺的工作。

1.3 掌上电脑PDA

操作员可以按照屏幕上程序的指引,顺序地完成自动定向和定位工作。掌上电脑还承担精确的时间测量、计算、误差分析、处理、数据记录、存储等工作。

1.4 电子全站仪

电子全站仪牢固地支撑自动陀螺,保证两竖轴重合,使陀螺仪能够稳定工作。在全站仪上不仅要体现陀螺定向的初步成果,它的测距、测角功能还是快速定位定向必不可少的部分。

2 工作原理

2.1 工作原理

陀螺全站仪高精度的测量是通过无机械位移的陀螺达到的。用于测定北方向的陀螺,由通过其重心的悬挂丝挂着,在重力作用下,陀螺旋转轴处于水平状态。在陀螺高速旋转时,由于惯性总是试图维持其原有空间位置。一旦陀螺旋转轴偏离北方向,地球自转会使陀螺旋转轴的水平状态发生改变,重心降低并产生一重力矩,陀螺将通过绕其竖轴的一系列转动做出反应,通过主辅控制功能,陀螺仪将向北绕转。测量完成后可确定出北方向。全站仪零方向与北方向的偏差将通过高精度测定后显示在显示屏上。

2.2 陀螺定向的角度关系

陀螺定向的角度关系如图2所示。

A———真方位角(陀螺方位角);

a———坐标方位角;

v———子午线收敛角;

Z———目标点读数平均值;

N———全站仪零方向真方位角;

L———零位改正;

C———仪器常数。

各角度之间的关系为:A=N 2,N=L C,a=A V。

仪器常数C即仪器的校准值,是指陀螺仪的自转轴与全站仪度盘零点间的角度差值,该差值的产生是由于机械重量及其老化等原因引起的仪器自身的微小变化。为了保证仪器的高精度,应定期将仪器在基准线上进行检定,测出C值(在观测前将C值输入到仪器中,仪器将自动进行改正)。

3 作业步骤及功能

3.1 测定陀螺仪的跟踪周期

在不同经纬度地区陀螺仪具有不同的跟踪周期。在进入一个新的作业地区定向之前,在该地区测定该陀螺仪在该地区的跟踪周期。在陀螺仪的陀螺部分维修后,以前测得的跟踪周期不再可用,也必须重新测定。

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