振动对陀螺定向影响的探讨

振动对陀螺定向影响的探讨刘小生(南方冶金学院，江西赣州341000)[摘要]：本文首先分析了陀螺定向时振动产生的原因，其班推导了振动对陀螺定向的影响公式，最后提出了减少振动对陀螺定向影响的措施：[美键词]：陀螺经纬仪、振动、陀螺定向[分类号]：V204陀螺经纬仪是用陀螺的力学原理制成的一种定向仪器，由于它不受时间、地点和环境条件的限制，同时观测简单方便、效率高，因此目前已被广泛应用于矿山、铁道、军事等部门的定向测量。关于影响陀螺定向精度的因素，国内外许多学者都进行了探讨，然而到目前为止，振动对陀螺定向的影响未见到报道．为此本文进行了一些探讨。1振动产生的原因由于陀螺经纬仪的马达一般由定子、转子、端盖和轴承等组合件所组成。而组合件由于加工、装配材料的稳定性以及温升等因素的影响，可能造成较高的温度梯度和温度梯度的变化，引起较大的随机重量位移，即使其重心位置发生变化．从而引起马达转子转动不平衡，由此产生强迫力矩，引起陀螺马达振动，即陀螺经纬仪振动外界条件对陀螺经纬仪也会产生振动，其来源主要有以下几个方面：①观测人员在仪器房边的走动；②观测点附近有汽车等机动车行驶；③观测地点附近有爆破冲击振动源等2振动对陀螺定向的影响公式无论是陀螺马达振动，还是测量位置上的地面振动，最终都会反映到陀螺经纬仪上，从而使陀螺经纬仪在正常的运动之外，附加其它运动。设陀螺经纬仪除了受重力矩之外，还受振动力矩的影响。为了讨论方便，假设振动力矩按筒谐正弦规律变化，这时由文献-的有关公式可得忽略空气阻力和悬带扭矩时的陀螺运动方程为α、β—分别为陀螺运动的水平角及高度角ω、ψ—分别为地球自转角速度和观测地点的纬度H、Mg一分别为陀螺仪自转动量矩和重力矩My、Mz一分别为振动在轴、z轴上的力矩幅值Λy、λz一分别为振动在Y轴、z轴上的力矩变化角频率。式中t：tl为陀螺的正常摆动运动，是振动力矩对陀螺定向影响的附加运动。3讨论与分析由(7)式可以看出，当存在简谐振动力矩时，陀螺的运动除正常摆动之外，还附加章动运动，以致陀螺定向时存在偏差。当振动严重，即附加的章动运动达到一定数值时，通过陀螺经纬仪的光学系统将无法观测到清晰的陀螺光标，看到的只是一条快速闪动的光带。也就是说不能观测到陀螺轴的真实摆动，自然陀螺定向也就不可能了为了减少振动对陀螺定向的影响，根据振动产生的原因，作者认为可采取以下措施：①选用温升低、功耗小的直流无刷马达2J，有利于重心稳定，从而减少振动；②陀螺马达应在结构上完全对称，其材料要用等膨胀系数的，马达轴向与径向间隔一定要小，马达两端盖要采用能补偿变形薄壁零件，这样有利于温升时马达重心位置稳定；③从仪器结构上进行衰减，即在南北平面内的摆振动可通过在陀螺房周围隔一层间隙很小的空气，然后再加上屏蔽层的相对阻尼法进行衰减，因为陀螺摆对于壳体的相对运动振动能量通过空气摩擦而减少。东西平面内的摆动可由电子转换控制器在直流陀螺马达转子上加适当的反力矩来衰减，这个原理基本上与借助控制阻尼质量的惯性阻尼法相当。④陀螺定向的地点要远离外界振动源。参考文献[1]煤炭科学研究院唐山分院陀螺经纬仪组，陀螺经蹄仪基本原理、结构与定向，北京煤炭工业出版社，1982年[2]黄存忠，永磁陀螺马达在陀螺经纬仪中的应甩、《测绘科技》9o(4)39—42[3]K．Eiclbok．~'fforderongenaneinensekundet&reiselundpraktlscheE柚s8edarge~elltamBeiddesV一sungskrelsels“Gyremm”《AvN》8o(3)(上接l8页)还要有广博的知识面，不仅要懂得自然科学知识，还要懂得相当的社会科学、软科学知识。政府部门要拥有高素质的GIS人才，才能有效地利用GIS进行管理和决策。4．3数据质量问题影响GIS数据质量的因素千头万绪，名目繁多，存在许多不确定性，导致数据质量不好控制，给建库带来很多不便进人数据库的数据质量过高，则是浪费，很不经济；反之，质量偏低，则达不到要求，可能造成严惩的后果。把握适度质量有一定难度。4．4安全问题特别是基于因特网的GIS，要非常注意数据的保密性。而GIS中庞大的数据要逐一核实其对外发布是否符合国家安全是一件很困难的事，一旦出了问题，可能造成严重后果。4．5网络通讯建设不同步低带宽的网络通讯是制约GIS普及应用的一个瓶颈，另外，网络产品的质量和价格将影响GIS的网上应用，更重要的是由于电信垄断使得网络服务质量跟不上，上网费用过高，严重影响了网络通信的发展，GIS的有偿服务难以实现，WebGIS产业化必将受阻参考文献[1]李德仁：当前国际GIS的研究和应甩现状，《Rs、GIS、GPS的集成与应用》．测绘出版社1995年[2j李斌：我国GIS软件工业面临的机遏和挑战．《当代GIS的若干理论与技术》．武汉测绘科技太学出版社1999年[3]进馥苹主编：《地理信息系统原理和方法》．测绘出版社．1996年