全站仪测角原理..docVIP

光电度盘一般分为两大类：一类是由一组排列在圆形玻璃上具有相邻的透明区域或不透明区的同心圆上刻得编码所形成编码度盘进行测角；另一类是在度盘表面上一个圆环内刻有许多均匀分布的透明和不透明等宽度间隔的辐射状栅线的光栅度盘进行测角。也有将上述二者结合起来，采用“编码与光栅相结合”的度盘进行测角。 1、编码度盘测角原理 在玻璃圆盘上刻划几个同心圆带，每一个环带表示一位二进制编码，称为码道 ( 如下图所示 ）。 如果再将全圆划成若干扇区， 则每个扇形区有几个梯形， 如果每个梯形分别以“亮”和“黑”表示“ 0”和 “1”的信号，则该扇形可用几个二进数表示其角值。例如，用四位二进制表示角值，则全圆只能刻成 24 ＝16 个扇形，则度盘刻划值为 360o/16= ，如图所示，这显然是没有什么实际意义的。如果最小值为 20”， 则需刻成 (360×60×60)/20=64800 个扇形区，而 64800≈216 个码道。因为度盘直径有限，码道愈多，靠近度盘中心的扇形间隔愈小，又缺乏使用意义，故一般将度盘刻成适当的码道，再利用测微装置来达到细分角值的目的。 2、增量式光栅度盘测角原理 均匀地刻有许多一定间隔细线的直尺或圆盘称为光栅尺或光栅盘。 刻在直尺上用于直线测量的为 直线光栅（如图 2-2-31(a) ），刻在圆盘上的等角距的光栅称为径向光栅（如图 2-2-31 (b) ）。设光栅 的栅线（不透光区）宽度为 a ，缝隙宽度为 b ，栅距 d ＝ a ＋ b ，通常 a ＝ b ，它们都对应一角度 值。在光栅度盘的上下对应位置上装上光源、计数器等，使其随照准部相对于光栅度盘转动，可由计数器 累计所转动的栅距数，从而求得所转动的角度值。因为光栅度盘上没有绝对度数，只是累计移动光栅的条 数计数，故称为增量式光栅度盘，其读数系统为增量式读数系统。 2-2-31(a) 2-2-31(b) 增量式光栅度盘测角原理 如图 2-2-32 所示。指示光栅、接收管、发光管位置固定在照准部上。当度盘随照准部移动时， 莫尔条纹落在接收管上。度盘每转动一条光栅，莫尔条纹在接收管上移动一周，流过接收管的电流变化一周。当仪器照准零方向时，让仪器的计数器处于零位，而当度盘随照准部转动照准某目标时，流过接收管电流的周期数就是两方向之间所夹的光栅数。由于光栅之间的夹角是已知，计数器所计的电流周期数经过 处理就刻有显示处角度值。如果在电流波形的每一周期内再均匀内插 n 个脉冲，计算器对脉冲进行计数， 所得的脉冲数就等于两个方向所夹光栅数的 n 倍，就相当于把光栅刻划线增加了 n 倍，角度分辨率也就提 高了 n 倍。使用增量式光栅度盘测角时，照准部转动的速度要均匀，不可突快或太快，以保证计数的正确性。 增量式光栅度盘测角原理 3、动态光栅度盘测角原理 动态光栅度盘测角原理如图 2-2-33 所示。度盘光栅可以旋转， 另有两个与度盘光栅交角为 β 的 指标光栅 S 和 R，S 为固定光栅，位于度盘外侧； R 为可动光栅，位于度盘内侧。同时，度盘上还有两个标 志点 a 和 b，S 只接收 a 的信号， R只接收 b 的信号，测角时， S 代表任一原方向， R随着照准部旋转，当 照准目标后， R 位置已定，此时启动测角系统，使度盘在马达的带动下，始终以一定的速度逆时针旋转， b 点先通过 R，开始计数。接着 a 通过 S，计数停止，此时计下了 RS之间的栅距（φ 0）的整倍 n 和不是一个 分划的小数 Δφ 0，则水平角为 β=nφ 0+Δφ 0 。事实上，每个栅格为一脉冲信号，由 R、S 的粗测功能可计 数得 n；利用 R、S 的精测功能可测得不足一个分划的相位差 Δφ 0，其精度取决于将 φ0 划分成多少相位差 脉冲。 动态光栅度盘测角原理 动态测角除具有前两种测角方式的优点外，最大的特点在于消除了度盘刻划误差等，因此在高精 度（ 级）的仪器上采用。但动态测角需要马达带动度盘，因此在结构上比较复杂，耗电量也大一些。 1）水平角测量 （1）按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标 A。 2）设置 A 方向的水平度盘读数为 0°00′00〃。 3）照准第二个目标 B，此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角。 2）距离测量 （1）设置棱镜常数 测距前须将棱镜常数输入仪器中，仪器会自动对所测距离进行改正。 （2） 设置大气改正值或气温、 气压值 光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化， 15℃和 760mmHg 是仪器设置的一个标准值，此时的大气改正为 0ppm。实测时，可输入温度和气压值，全站仪会自动计算大 气改正值（也可直接输入大气改正值），并对测距结果进行改正。 （3）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。 （4）距离测量 照准目