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文檔簡(jiǎn)介
第三章聯(lián)系測(cè)量(2)
3.6陀螺定向
3.7陀螺定向精度分析
3.8高程聯(lián)系測(cè)量一、陀螺儀概述
二、陀螺儀基本特性(重點(diǎn))
三、陀螺儀工作原理(重點(diǎn)+難點(diǎn))
四、陀螺經(jīng)緯儀(全站儀)的基本結(jié)構(gòu)
五、陀螺經(jīng)緯儀定向測(cè)量方法(重要)3.6陀螺定向二、陀螺儀的基本特性
凡是繞其質(zhì)量對(duì)稱軸高速旋轉(zhuǎn)的物體均稱為陀螺。
在沒有任何外力作用,并具有三個(gè)自由度的陀螺儀稱為自由陀螺儀。由轉(zhuǎn)子、內(nèi)框架、外框架、支座四部分組成自由陀螺儀在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)具有兩個(gè)重要特性:①陀螺儀自轉(zhuǎn)軸在無外力矩作用時(shí),始終指向其初始恒定方向。該特性稱為定軸性。②陀螺儀自轉(zhuǎn)軸受到外力矩作用時(shí),將按一定的規(guī)律產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)。該特性稱為進(jìn)動(dòng)性。1.地球自轉(zhuǎn)及其對(duì)懸掛式陀螺儀的作用三陀螺經(jīng)緯儀的工作原理地球自轉(zhuǎn)的水平分量使陀螺儀軸相對(duì)于地平面高度θ發(fā)生變化。當(dāng)陀螺儀軸在子午線以東時(shí),其向東的一端相對(duì)于地平面上升,向西的一端下降,此時(shí)產(chǎn)生外力矩(重力原因)。若陀螺儀轉(zhuǎn)子處于高速運(yùn)轉(zhuǎn),則根據(jù)進(jìn)動(dòng)效應(yīng),x軸有回到地平面的進(jìn)動(dòng)趨勢(shì),即向子午面靠近。反之,陀螺儀軸在子午線以西,也有向子午面靠近的運(yùn)動(dòng),因此在地球自傳作用下,x軸形成以子午面為中心的簡(jiǎn)諧擺動(dòng),其軌跡為一很扁的橢圓。2.陀螺儀軸對(duì)子午面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)θ為陀螺軸x軸相對(duì)于地平面仰起的角度
陀螺儀軸對(duì)子午面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)示意圖四陀螺經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)陀螺全站儀陀螺儀全站儀陀螺電源1、地面已知邊上測(cè)定儀器常數(shù)
假想的陀螺儀軸的穩(wěn)定位置通常不與地理子午線重合,陀螺方位角與地理方位角二者之間的夾角稱為儀器常數(shù),一般用△表示。△=A0-αT
可以按下式求出儀器常數(shù):在下井定向之前,在已知邊上測(cè)定儀器常數(shù)應(yīng)進(jìn)行2—3次,各次之間的互差對(duì)于GAK-1、JT15等型號(hào)的儀器應(yīng)小于40″。(一)陀螺經(jīng)緯儀定向的作業(yè)過程
五陀螺經(jīng)緯儀定向測(cè)量方法各方位角及儀器常數(shù)關(guān)系圖2、在井下定向邊上測(cè)定陀螺方位角
儀器安置在C′點(diǎn)上,可以測(cè)出C′D′邊的陀螺方位角αT′。則定向邊的地理方位角A為:A=αT′+△測(cè)定定向邊陀螺方位角應(yīng)獨(dú)立進(jìn)行兩次,其互差應(yīng)小于40″3、儀器上井后重新測(cè)定儀器常數(shù)儀器上井后,應(yīng)在已知邊上重新測(cè)定儀器常數(shù)2—3次。前后兩次測(cè)定的儀器常數(shù),其中任意兩個(gè)儀器常數(shù)的互差應(yīng)小于40″,然后求出儀器常數(shù)的最或是值。
白塞爾公式m=±√[vv]/(n-1)評(píng)定一次測(cè)定中誤差。4、求算子午線收斂角
地理方位角和坐標(biāo)方位角的關(guān)系為:
A0=α0+γ0
子午線γ0的符號(hào)由安置經(jīng)緯儀的位置確定,在中央子午線以東為正,以西為負(fù)。5、求算井下定向邊的坐標(biāo)方位角由上述公式可得出
△=A0-αT=α0+γ0-αT
α=A-γ=αT′
+△平-γ
因此井下定向邊的坐標(biāo)方位角為
(二)陀螺方位角的一次測(cè)定作業(yè)過程①在測(cè)站上整平對(duì)中陀螺經(jīng)緯儀,以一個(gè)測(cè)回測(cè)定待定邊或已知邊的方向值,然后將儀器大致對(duì)正北方。②粗略定向(測(cè)定近似北方向)鎖緊靈敏部,啟動(dòng)陀螺馬達(dá),待達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后,下放陀螺靈敏部,用粗略定向的方法測(cè)定近似北方向。完畢后制動(dòng)陀螺并托起鎖緊,將望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸轉(zhuǎn)到近似北方向位置,固定照準(zhǔn)部。③測(cè)前懸?guī)Я阄挥^測(cè)打開陀螺照明,下放陀螺靈敏部。進(jìn)行測(cè)前懸?guī)Я阄挥^測(cè)。同時(shí)用秒表記錄自擺周期T。零位觀測(cè)完畢,托起并鎖緊靈敏部。④精密定向(精密測(cè)定陀螺北)采用有扭觀測(cè)方法(如逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法等)或無扭觀測(cè)方法(如中天法、時(shí)差法、擺幅法等)精密測(cè)定已知邊或待定邊的陀螺方位角。⑤測(cè)后懸?guī)Я阄挥^測(cè)⑥以一個(gè)測(cè)回測(cè)定待定邊或已知邊的方向值,測(cè)前測(cè)后兩次觀測(cè)的方向值的互差對(duì)J2和J6級(jí)經(jīng)緯儀分別不得超過10″和25″。取測(cè)前測(cè)后觀測(cè)值的平均值作為測(cè)線方向值。在測(cè)定已知邊和定向邊的陀螺方位角之前,首先進(jìn)行粗略定向,即把經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸置于近似北。
尋找近似北的方法:(1)配有粗定向盤的陀螺儀,可用羅盤達(dá)到粗定向的目的。(2)在已知邊上測(cè)定儀器常數(shù)時(shí),可利用已知邊的坐標(biāo)方位角及儀器站的子午線收斂角來直接尋找近似北方。(3)當(dāng)在未知邊上定向,且儀器本身又無粗定向羅盤附件時(shí),可用儀器本身來尋找北方,常用的方法為兩個(gè)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法。具體操作如下:粗略定向方法(兩個(gè)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法、四分之一周期法)測(cè)前懸?guī)Я阄挥^測(cè)陀螺靈敏部擺動(dòng)的平衡位置應(yīng)與目鏡分劃板的零刻劃線重合,該位置稱為懸?guī)Я阄?。測(cè)定懸?guī)Я阄粫r(shí),應(yīng)將經(jīng)緯儀整平并固定照準(zhǔn)部,然后下放陀螺靈敏部并從讀數(shù)目鏡中觀測(cè)靈敏部的擺動(dòng)(當(dāng)陀螺儀較長(zhǎng)時(shí)間末運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),測(cè)定零位之前,應(yīng)將馬達(dá)開動(dòng)幾分鐘預(yù)熱,然后切斷電源,待馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)后再下放靈敏部),在分劃板上連續(xù)讀三個(gè)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)讀數(shù)a1、a2、a3精密定向就是精確測(cè)定已知邊和定向邊的陀螺方位角。精密定向方法可分為兩大類:一類是儀器照準(zhǔn)部處于跟蹤狀態(tài),即多年來國(guó)內(nèi)外都采用的逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法;另一類是儀器照準(zhǔn)部固定不動(dòng),國(guó)內(nèi)外研究和提出的方法很多,如中天法、時(shí)差法、擺幅法等。精密定向方法3.7陀螺定向的精度分析1.陀螺經(jīng)緯儀定向的精度評(píng)定陀螺經(jīng)緯儀的定向精度主要以陀螺方位角一次測(cè)定中誤差mT和一次定向中誤差表示。1)陀螺方位角一次測(cè)定中誤差在待定邊進(jìn)行仿陀螺定向前,陀螺儀需在地面巳知坐標(biāo)方位角邊上測(cè)定儀器常數(shù)。按《試行規(guī)程》規(guī)定,前后共需測(cè)6次,這樣就可按白塞爾公式來求算陀螺方位角一次測(cè)定中誤差,即儀器常數(shù)一次測(cè)定中誤差(簡(jiǎn)稱一次測(cè)定中誤差)。(9-56)3.8高程聯(lián)系測(cè)量
一、導(dǎo)入高程的實(shí)質(zhì)
礦井高程聯(lián)系測(cè)量又稱導(dǎo)入標(biāo)高,其目的是建立井上、井下統(tǒng)一的高程系統(tǒng)。采用平硐或斜井開拓的礦井,高程聯(lián)系測(cè)量可采用水準(zhǔn)測(cè)量或三角高程測(cè)量,將地面水準(zhǔn)點(diǎn)的高程傳遞到井下。導(dǎo)入高程的方法隨開拓方法的不同而分為:
(1)通過平硐導(dǎo)入高程
(2)通過斜井導(dǎo)入高程
(3)通過立井導(dǎo)入高程
h=l-a+b=l+(b-a)B點(diǎn)在
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