陀螺經(jīng)緯儀的原理是什么?陀螺經(jīng)緯儀有哪些應(yīng)用?

本文中，小編將對(duì)陀螺經(jīng)緯儀予以介紹，如果你想對(duì)陀螺經(jīng)緯儀的詳細(xì)情況有所認(rèn)識(shí)，或者想要增進(jìn)對(duì)陀螺經(jīng)緯儀的了解程度，不妨請(qǐng)看以下內(nèi)容哦。

一、陀螺經(jīng)緯儀的原理

陀螺儀內(nèi)繞其對(duì)稱軸高速旋轉(zhuǎn)的陀螺具有兩個(gè)重要特性：其一，為定軸性，即在沒(méi)有外力矩的作用下，陀螺轉(zhuǎn)軸的方向始終指向初始恒定方向;其二，為進(jìn)動(dòng)性，即在外力矩的作用下，陀螺轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)，沿最短路程向外力矩的旋轉(zhuǎn)軸所在鉛垂面靠攏，直到兩軸處于同一鉛垂面為止。

真子午線是過(guò)地球自轉(zhuǎn)軸的平面(子午面)與地球表面的交線，因此地面真子午線(真北方向)與地球自轉(zhuǎn)軸處于同一鉛垂面內(nèi)。當(dāng)陀螺儀的陀螺高速旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)軸不在地面真子午線的鉛垂面內(nèi)時(shí)，陀螺轉(zhuǎn)軸在地球自轉(zhuǎn)的力矩作用下產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)，向真子午線和地球自轉(zhuǎn)軸所在的鉛垂面靠近，于是陀螺的轉(zhuǎn)軸就可以自動(dòng)地指示出真北方向。

高速旋轉(zhuǎn)的自由陀螺的轉(zhuǎn)軸在慣性作用下不會(huì)靜止在真北方向，而是在真北方向左右擺動(dòng)。陀螺轉(zhuǎn)軸東西擺動(dòng)的最大振幅處稱為逆轉(zhuǎn)點(diǎn)。因此，陀螺儀與經(jīng)緯儀相結(jié)合，用經(jīng)緯儀跟蹤光標(biāo)東西逆轉(zhuǎn)點(diǎn)，讀取水平度盤讀數(shù)并取其平均值，從而求得真北方向。

二、陀螺經(jīng)緯儀的應(yīng)用

陀螺儀陀螺儀是一種既古老而又很有生命力的儀器，從第一臺(tái)真正實(shí)用的陀螺儀器問(wèn)世以來(lái)已有大半個(gè)世紀(jì)，但直到現(xiàn)也，陀螺儀仍在吸引著人們對(duì)它進(jìn)行研究，這是由于它本身具有的特性所決定的。陀螺儀最主要的基本特性是它的穩(wěn)定性和進(jìn)動(dòng)性。人們從兒童玩的地陀螺中早就發(fā)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的陀螺可以豎直不倒而保持與地面垂直，這就反映了陀螺的穩(wěn)定性。研究陀螺儀運(yùn)動(dòng)特性的理論是繞定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)剛體動(dòng)力學(xué)的一個(gè)分支，它以物體的慣性為基礎(chǔ)，研究旋轉(zhuǎn)物體的動(dòng)力學(xué)特性。

陀螺儀器最早是用于航海導(dǎo)航，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，它在航空和航天事業(yè)中也得到廣泛的應(yīng)用。陀螺儀器不僅可以作為指示儀表，而更重要的是它可以作為自動(dòng)控制系統(tǒng)中的一個(gè)敏感元件，即可作為信號(hào)傳感器。根據(jù)需要，陀螺儀器能提供準(zhǔn)確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號(hào)，以便駕駛員或用自動(dòng)導(dǎo)航儀來(lái)控制飛機(jī)、艦船或航天飛機(jī)等航行體按一定的航線飛行，而在導(dǎo)彈、衛(wèi)星運(yùn)載器或空間探測(cè)火箭等航行體的制導(dǎo)中，則直接利用這些信號(hào)完成航行體的姿態(tài)控制和軌道控制。作為穩(wěn)定器，陀螺儀器能使列車在單軌上行駛，能減小船舶在風(fēng)浪中的搖擺，能使安裝在飛機(jī)或衛(wèi)星上的照相機(jī)相對(duì)地面穩(wěn)定等等。作為精密測(cè)試儀器，陀螺儀器能夠?yàn)榈孛嬖O(shè)施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探以及導(dǎo)彈發(fā)射井等提供準(zhǔn)確的方位基準(zhǔn)。

現(xiàn)在常用范疇如下：

(1)隧道中心線測(cè)量

在隧道等挖掘工程中，坑內(nèi)的中心線測(cè)量一般采用難以保證精度的長(zhǎng)距離導(dǎo)線，特別是進(jìn)行盾構(gòu)挖掘的情況，從立坑的短基準(zhǔn)中心線出發(fā)必須有很高的測(cè)角精度和移站精度，測(cè)量中還要經(jīng)常進(jìn)行地面和地下的對(duì)應(yīng)檢查，以確保測(cè)量的精度。特別是在密集的城市地區(qū)，檢核條件困難，不可能進(jìn)行過(guò)多的檢測(cè)作業(yè)。如果使用陀螺經(jīng)緯儀可以得到絕對(duì)高精度的方位基準(zhǔn)，而且可減少耗費(fèi)很高的檢測(cè)作業(yè)(檢查點(diǎn)最少)，是一種效率很高的中心線測(cè)量方法。

(2)通視障礙時(shí)的方向角獲取

當(dāng)有通視障礙，不能從已知點(diǎn)獲得方向角時(shí)，可以采用天文測(cè)量或陀螺經(jīng)緯儀測(cè)量的方法獲取方向角。與天文測(cè)量比較，陀螺經(jīng)緯儀測(cè)量的方法有很多優(yōu)越性：對(duì)天氣的依賴少、無(wú)須復(fù)雜的天文計(jì)算、在現(xiàn)場(chǎng)可以得到任意測(cè)線的方向角而容易計(jì)算閉合差。

(3)日影計(jì)算所需的真北測(cè)定

在城市或近郊地區(qū)對(duì)高層建筑有日照或日影條件的高度限制。在建筑申請(qǐng)時(shí)，要附加日影圖。此日影圖是指以冬至的真太陽(yáng)時(shí)的8:00～16:00為基準(zhǔn)，為了計(jì)算、圖面繪制的需要，進(jìn)行高精度真北方向的測(cè)定。此時(shí)使用陀螺經(jīng)緯儀測(cè)量可不受天氣、時(shí)間等影響。

以上就是小編這次想要和大家分享的有關(guān)陀螺經(jīng)緯儀的內(nèi)容，希望大家對(duì)本次分享的內(nèi)容已經(jīng)具有一定的了解。如果您想要看不同類別的文章，可以在網(wǎng)頁(yè)頂部選擇相應(yīng)的頻道哦。