[發明專利]一種光纖陀螺定向儀

在審

• 申請號: 202210368984.3
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114838721A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 石震;黃孝祖;顏金豐
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 孫雅靜

本發明提出一種光纖陀螺定向儀，包括用于調整光纖陀螺定向儀整體水平性的對中整平系統，對中整平系統包括基座，對中整平系統上方由下至上依次同軸固定設置處理系統、測角系統、照準系統及光纖定向系統。對中整平系統、照準系統、測角系統和計算機處理系統為光纖陀螺精準定向提供了可靠的環境，而陀螺儀定向的結果又為儀器的精密測量工作提供了可靠基礎。本發明提高了陀螺定向的精度和工作效率，克服了傳統機械陀螺定向測量設備存在儀器體積大、機械磨損高、運輸不方便，作業周期長、勞動強度大和受觀測環境影響嚴重等不足，構建了一套完整的光纖陀螺定向系統。

技術領域

本發明涉及光纖陀螺定向儀技術領域，具體涉及一種光纖陀螺定向儀。

背景技術

在礦山地下井巷掘進、城市地鐵、江河海底隧道等地下工程建設中，確保隧道安全準確的貫通是一項十分重要的測量工作。但是由于地下工程的特殊環境限制，一些常規的測量技術手段，如GNSS技術等，往往不能在地下工程中得以實施。隨著地下工程施工的不斷推進，平面方位誤差的累積是影響地下工程建設、貫通的最為關鍵的誤差影響因素之一。因此，在地下工程中，通常采用陀螺定向測量的方法，對平面方位誤差進行校正，以確保地下工程的順利貫通。這主要是由于陀螺定向測量是通過陀螺敏感地球自轉實現方位角度測量的，不存在測量誤差累積和精度衰減的問題。

而目前在地下工程測量領域所廣泛使用的陀螺全站儀(如：德國DMT公司生產的Gyromat3000等)主要采用懸掛帶支承技術體系。其工作原理是通過一根長長的懸掛帶將陀螺靈敏部吊起，使高速旋轉的陀螺在地球自轉效應的作用下產生繞子午線方向往復擺動的進動運動，并通過逆轉點法、中天法和積分法等測量方法進行觀測，測定真北方向；并通過全站儀將該真北方向與目標測線方向進行關聯，測定測線的真北方位角。然而在長期的實踐應用中，人們發現，這種懸掛帶式的陀螺普遍存在著懸掛帶易斷裂，系統機械故障率高、機械磨損高、體積大、重量沉，搬運困難、操作難度大和定向時間長等缺點。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種光纖陀螺定向儀，以解決懸掛帶式的陀螺普遍存在著懸掛帶易斷裂，系統機械故障率高、機械磨損高、體積大、重量沉，搬運困難、操作難度大和定向時間長等問題。

本發明采用如下技術方案予以實現：

一種光纖陀螺定向儀，包括用于調整光纖陀螺定向儀整體水平性的對中整平系統，對中整平系統包括基座，對中整平系統上方由下至上依次同軸固定設置處理系統、測角系統、照準系統及光纖定向系統，所述照準系統包括垂直設置在測角系統上方的旋轉部支架，旋轉部支架通過水平旋轉部安裝于基座，垂直旋轉部支架設置望遠鏡，望遠鏡的內部中心點為豎軸VV軸、水平軸HH軸及視準軸LL軸三軸的交點，豎軸VV軸與水平軸HH軸正交，視準軸LL軸與水平軸HH軸正交，望遠鏡可繞HH軸在豎直面內旋轉，旋轉部支架外側與HH軸交會處設置測量儀器高度量取標識，望遠鏡的下方設置管水準器，旋轉部支架上設有豎直螺旋和水平螺旋；

所述光纖定向系統包括金屬殼體，金屬殼體內部環繞設置光纖環，光纖環的底部設置Y-波導和耦合器，金屬殼體上設置光源和探測器，金屬殼體通過固定支架與所述照準系統的旋轉部支架垂直連接，光源發出的光束經過耦合器耦合，進入Y-波導被分成兩束光，分別耦合進光纖環，沿順、逆時針方向傳播，從光纖環兩端出來的光再經過Y-波導二疊加產生干涉，所述光纖定向系統通過固定支架的內部電路與處理系統連接。

具體的，所述豎直螺旋包括設置在旋轉部支架上與水平軸HH軸共水平面的豎直制動螺旋和豎直微動螺旋，水平螺旋包括設置在旋轉部支架上靠近處理系統處的水平制動螺旋及水平微動螺旋。

具體的，所述豎直微動螺旋套設在豎直制動螺旋內部，所述水平微動螺旋套設在水平制動螺旋內部。

具體的，所述測角系統位于照準系統下方，包括連接軸和水平設置在連接軸頂部的測角度盤，連接軸的底端垂直固定在對中整平系統上，連接軸的頂端與水平旋轉部連接。