1. 陀螺全站仪定向作业过程
利用高速回转体的内置陀螺进行真北方向的准确定位的高精度全站仪。是由长安大学杨志强教授领队研发出来的,能够用以超长隧道的定向等高精度测量!其优势在于其真北方向的准确确定。
而全站仪必须在有测量控制点的前提下进行定向,测出点的坐标。
2. 陀螺仪定向测量
坐在古代海船上,航海家是靠观测日月星辰来估测方向的。要是遇上了阴雨天,看不见日月星辰,就靠指南针来定向。指南针是由中国古代劳动人民所发明的,很早就应用于航海事业。在宋代,指南针已作为一种测向工具应用于海船上。
在古代,水手们使用的指南针是一种水罗盘,它是由指南磁针与方向盘组成的。中国明代航海家郑和七次下西洋,远航东南亚、阿拉伯和东部非洲,乘坐的宝船上就装有水罗盘。
现代船舶上装备的测向仪器则是罗经,它包括磁罗经和电罗经两种。
磁罗经是在罗盘基础上发展而成的,磁针由永久磁铁制造,具有磁性,在地球磁场作用下能指示南北方向。但磁罗经易受钢铁船体的磁性及船上电气设备磁性的干扰,因而产生误差,影响到测向的精度。
电罗经是利用陀螺原理制成的,它的“心脏部位”是陀螺仪,陀螺用高速电机驱动,一经启动,便绕着自己的轴线高速转动,固定地指向正北,并不受地磁的影响,所以可用来指示方向。
船舶在海上航行,必须随时知道自己的船位,并随时检测船位是否在预定的航线上,这项工作就是船舶的导航。船舶是怎样确定自己的船位,并确保在预定航线上航行的呢?
测定船位的方法有两种,一种被称作航行推算法,从航行的起点算起,根据罗经指示的航向,计程仪提供的里程数,在海图上推算船舶的位置。第二种则是船位测定法,它包括观测天体定位的天文导航和接收无线电波定位的无线电导航。
所谓天文导航就是利用观测天体
3. 陀螺全站仪原理与应用
主要区别就是经纬仪更精确,而罗盘仪是为了方便,省事的。当为了得到精确的数据的时候还是用经纬仪。
1,经纬仪,测量水平角和竖直角的仪器。是根据测角原理设计的。目前最常用的是光学经纬仪。 经纬仪是测量工作中的主要测角仪器。由望远镜、水平度盘、竖直度盘、水准器、基座等组成。测量时,将经纬仪安置在三脚架上,用垂球或光学对点器将仪器中心对准地面测站点上,用水准器 经纬仪将仪器定平,用望远镜瞄准测量目标,用水平度盘和竖直度盘测定水平角和竖直角。按精度分为精密经纬仪和普通经纬仪;按读数设备可分为光学经纬仪和游标经纬仪;按轴系构造分为复测经纬仪和方向经纬仪。此外,有可自动按编码穿孔记录度盘读数的编码度盘经纬仪;可连续自动瞄准空中目标的自动跟踪经纬仪;利用陀螺定向原理迅速独立测定地面点方位的陀螺经纬仪和激光经纬仪;具有经纬仪、子午仪和天顶仪三种作用的供天文观测的全能经纬仪;将摄影机与经纬仪结合一起供地面摄影测量用的摄影经纬仪等。
2,罗盘仪 利用磁针确定磁方位的简便仪器。 用以测定地面上直线的磁方位角或磁象限角。磁方位角是从地面上某点的磁子午线北端起顺时针量至目标方向的水平角。角值0°~360°。根据测站上两直线的磁方位角,可以推算出两直线所夹的水平角。磁象限角是从磁子午线的北端或南端起量至目标方向的锐角,角值自0°~90°,某直线的磁象限角须注明北东、北西、南东或南西,以表示该直线的方位。罗盘仪由罗盘盒、照准装置、磁针组成,构造简单,使用方便,但精度较低。常用于测定独立测区的近似起始方向,以及路线勘测、地质普查、森林普查中的测量工作。 使用罗盘仪进行测量时,附近不能有任何铁器,并要避免高压线,否则磁针会发生偏转,影响测量结果。必须等待磁针静止才能读数,读数完毕应将磁针固定以免磁针的顶针被磨损。若磁针摆动相当长时间还不能静止,这表明仪器使用太久,磁针的磁性不足,应进行充磁。
4. 陀螺全站仪原理
全站仪测量大比例尺地形图是根据极坐标法进行的。
全站仪测量大比例尺地形图首先要根据测区的面积及特殊要求确定控制测量的等级。小比例尺地形图上选点,外业踏勘、埋石、观测后,内业计算出成果表。对每幅图进行图根控制点加密。外业碎步点采集,业内编辑后提供绘用图单位。
5. 陀螺全站仪定向原理
经纬仪是测量任务中用于测量角度的精密测量仪器,可以用于测量角度、工程放样以及粗略的距离测取。整套仪器由仪器、脚架部两部分组成。
应用举列(已知A、B两点的坐标,求取C点坐标):
是在已知坐标的A、B两点中一点架设仪器(以仪器架设在A点为列),完成安置对中的基础操作以后对准另一个已知点(B点),然后根据自己的需要配置一个读数1并记录,然后照准C点(未知点)再次读取读数2。读数2与读书1的差值既为角BAC的角度值,再精确量取AC、BC的距离,就可以用数学方法计算出C点的精确坐标。
一些建设项目的工地上,我们会经常看到一些技术人员架着一台仪器在进行测量工作,他们所使用的仪器就是经纬仪。经纬仪最初的发明与航海有着密切的关系。在十五 十六世纪,英国、法国等一些发达国家,因为航海和战争的原因,需要绘制各种地图、海图。最早绘制地图使用的是三角测量法,就是根据两个已知点上的观测结果,求出远处第三点的位置,但由于没有合适的仪器,导致角度测量手段有限,精度不高,由此绘制出的地形图精度也不高。而经纬仪的发明,提高了角度的观测精度,同时简化了测量和计算的过程,也为绘制地图提供了更精确的数据。后来经纬仪被广泛地使用于各项工程建设的测量上。经纬仪包括基座、度盘(水平度盘和竖直度盘)和照准部三个部分。基座用来支撑整个仪器。水平度盘用来测量水平角。照准部上有望远镜、水准管以及读数装置等等。
经纬仪是测量工作中的主要测角仪器。由望远镜、水平度盘、竖直度盘、水准器、基座等组成。测量时,将经纬仪安置在三脚架上,用垂球或光学对点器将仪器中心对准地面测站点上,用水准器将仪器定平,用望远镜瞄准测量目标,用水平度盘和竖直度盘测定水平角和竖直角。按精度分为精密经纬仪和普通经纬仪;按读数设备可分为光学经纬仪和游标经纬仪;按轴系构造分为复测经纬仪和方向经纬仪。此外,有可自动按编码穿孔记录度盘读数的编码度盘经纬仪;可连续自动瞄准空中目标的自动跟踪经纬仪;利用陀螺定向原理迅速独立测定地面点方位的陀螺经纬仪和激光经纬仪;具有经纬仪、子午仪和天顶仪三种作用的供天文观测的全能经纬仪;将摄影机与经纬仪结合一起供地面摄影测量用的摄影经纬仪等。
将经纬仪支在架子上,像椅子、像机三角架均可,目的只在使视线容易通过D之螺丝圈观察。把经纬仪面向南方放好,首先视臂D不要举起,(即纬度表E指在零),调整B板之倾斜,使视线沿视臂看到地平线,将B板固定在这位置,此时B板即保持水平,现在旋转C、D观察天体,则E即指示出天体之地平纬度(Altitude)。
现在将经纬仪A板举高至x角,x=90°-(测量地之纬度),例如,你在台北测量,纬度大约25°3',角x就等于64°57';另一个法子是将视臂指向北极星,D保持在这方向,而移动A板,使纬度表E之读数为90°,此时A板即与B成x角了,当然你稍微想想便知道,可用这种方法来测量你所在地的纬度了,为什麽这样子A与B就成x角呢?(注一)
仰望天极(即北极星处)时仰角即为你的纬度,因此当E 读数为零时,将板A举起x角后,视臂即指向天球赤道,为什么?(注二)调整x角之目的,在于求得星星对天球赤道面之仰角(即赤纬度),而不须顾虑到因观测地之纬度不同,所引起之星星视位置之变化。此时由西至东旋转视臂,便画出了天球赤道位置。
为了测度赤经,你必经将经度表F刻成赤经单位——时,每隔15°为1时,由零度起反时针方向刻。
现在移动视臂注视南天之一已知星,从星图、天文日历或其它参考星源,决定此星之赤经、赤纬,旋转经度表F,使C之指针指向适当之赤经值。此时纬度表应即自动指在了正确的赤纬值,否则仪器便有了偏差。将F固定住,现在旋转C、D,把视臂指向另一星球,此时从E、F就可读出,此星球之赤纬度、赤经度了。在天球赤道以北之星球赤纬度为正,在天球赤道以南之星赤纬度为负,即E盘上朝开口处之量角器度数为正,另一个为负。
例如:角宿大星(Spica),在四、五、六月夜空均可见,它的赤经度(R.A.)=13h23m37s,赤纬度(D.)=-11°00'19'',将视臂指向角宿大星,此时纬度表E读数应约为-11°,调整经度表F至13h23m37s。现在旋转视臂D,注视轩辕大星(Regulus),此时在E上就可读出约12°06',F上约10h07m,于是知道轩辕大星之R.A.=10h07m,D.=12°06'。
再举个例,在冬季夜空可见天狼星(Sirius)
R.A.约为6h44m,D.约为-16°40',将F调整至6h44m后,将视臂举高约在25°赤纬度,再向西旋转到赤经度约为3h45m,此时通过D上之螺丝圈,你就可以看到昴宿(Pleiades)了。
在秋冬夜晚较早时,在飞马座(Pegasus)大正方形附近,可见朦胧亮带,那是仙女座大星云(Andromeda),它是漩涡星云中唯一能被肉眼清晰看见的,你有兴趣求求它的概略位置吗?大约是R.A.=0h40m,D.=41°。
用这样方法求赤经、赤纬的好处,便在于不必顾虑到观测时间不同,引起星球视位置改变的因素,为什麽?因为A板经x角修正后,即与天球赤道面重合,E求得的是星星对A板(即天球赤道面)之仰角,自然就是赤纬度了。又天球虽然不断旋转,但各星星差不多全是极远处之恒星,它们之间的相对位置均不变,我们已知一星之赤经度,以此为准,自然便可由此星与他星之夹角,而求出另一星的赤经度了,所以不论你在什麽纬度,什麽季节,什麽时间观察,你所求得星星之赤经、赤纬度数均不会有所差别。
不过现在都很少使用了,大都使用全站仪了
6. 井下陀螺仪定向的基本过程
终端稳定器是指是稳定井下钻具,起防斜作用的工具。
连接在靠近粗径钻具的一段钻杆柱上,用来稳定钻进方向的装置,是石油、天然气及地质勘探钻井工程中,防止井斜变化的重要工具。
终端稳定器作用主要是减轻钻杆柱弹性系统在孔内的径向和轴向的剧烈振动;减少钻头和钻杆偏磨;保证取心质量;防止井斜或用人工定向钻进。