陀螺教学仪的原理与应用

　陀螺教学仪是带有陀螺装置的经纬仪，用于测量测量线的正北方位角。陀螺教学仪测量真方位角简单快捷，不受时间限制，常用于公路、铁路、隧道和矿山等的测量，那么，下面一起了解下陀螺教学仪的原理与应用吧!

　　1 .陀螺教学仪工作站原理

　　高速旋转的物体的旋转轴相对于改变其方向的外力有朝向铅垂方向的倾向。 而且，如果旋转物体横向倾斜，重力会向倾斜增加的方向作用，轴会向垂直方向移动，产生摇头运动(旋进运动)。 陀螺传感器的旋转轴在水平轴上旋转时，由于地球的旋转而受到铅直方向的旋转力，陀螺的旋转体在水平面内的子午线方向上引起旋进运动。 适用于轴平行于子午线且静止的情况。

　　2 .陀螺教学仪工作站结构

　　陀螺教学仪的陀螺装置由陀螺部分和电源部分构成。 这个陀螺装置是和全站仪结合的。 陀螺仪主体在装置内用线吊起，使旋转轴水平。 陀螺旋转时，由于地球的自转，旋转轴在水平面内以正北为中心产生缓慢的旋进运动。 旋转轴的方向可以通过装置外的目镜观测，陀螺指针的振动中心方向指向正北。 使用陀螺传感器的正北测量方法有“追尾测量”和“时间测量”等。

　　追尾测量[反演法]

　　利用全站仪的水平微动螺钉，追尾表示陀螺传感器旋进运动的拨盘。 在振动方向反转的点(此时运动停止)读取水平角。 这样继续测量，求出其平均振动的中心角。 用这个方法观测20分钟，可以得到/-0。 五分之正北方向。

　　时间测量[通过法]

　　在追尾测量中向后方观测正北时，陀螺传感器指向正北方向，其指针因旋进运动而左右摆动。 通过全站仪的水平微动螺钉追尾指针的晃动，在指针通过0点时重复记录水平角，可以提高时间测量的精度，以/-20秒的精度求出正北方向。

　　3 .陀螺教学仪应用实例

　　3.1隧道中心线测量

　　在隧道等开挖工程中，一般采用难以保证基坑内中心线测量精度的长距离导线。 特别是盾构掘进( shield tunnel )时，从竖井短基准中心线出发需要较高的测角精度和移动精度，测量过程中要经常进行地面和地下的对应检测，确保测量的精度。 特别是在密集的城市地区，不能进行过多的检查工作来面对困难。 使用陀螺传感器可以获得绝对高精度的方位基准，而且可以减少高检测工作量，是一种(检测点少的)高效的中心线测量方法。

　　3.2视觉障碍时方位角获取如果有视觉障碍，无法从已知点取得方位角，可以通过天文测量或陀螺测量的方法取得方位角(根据建设部测量规范)。 与天文测量相比，基于陀螺的测量方法有很多优越性。 对天气的依赖少，无论云数多少，都不需要复杂的天文计算，现场可以得到任意测线的方位角，容易计算闭合差。

　　3.3日影计算所需的真北测量

　　在城市和近郊，高层的楼盘有日照和日影条件的高度限制。 申请楼盘时，附上日影图。 该日影图是指以冬至真太阳时的8点到16点为基准，进行计算、绘制图纸所需的高精度正北方向测量，使用陀螺教学仪进行测量，可以获得不受天气、时间影响的正北测量。