第3章 經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正、誤差來源、電子經(jīng)緯儀(3)

1、第三章第三章 角度測(cè)量角度測(cè)量 3.5 3.5 經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正 3.6 3.6 角度測(cè)量中的誤差分析與注意事項(xiàng)角度測(cè)量中的誤差分析與注意事項(xiàng) 3.7 3.7 電子經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯儀 3.5 經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正 一、經(jīng)緯儀檢校的目的一、經(jīng)緯儀檢校的目的 確保經(jīng)緯儀各軸線間保持正確的幾何關(guān)系，使經(jīng) 緯儀處于良好的正常使用狀態(tài)，能夠正確的測(cè)角。 二、儀器檢校原則二、儀器檢校原則 不受未檢校項(xiàng)目的影響 不破壞已檢校項(xiàng)目的結(jié)果 三、經(jīng)緯儀的主要軸線及其應(yīng)滿足的幾何條件三、經(jīng)緯儀的主要軸線及其應(yīng)滿足的幾何條件 主要軸線： 豎軸 VV 水準(zhǔn)管軸 LL 橫軸 HH 視準(zhǔn)軸

2、 CC 幾何關(guān)系： LL VV CC HH HH VV 望遠(yuǎn)鏡十字絲豎絲 HH 由于儀器在出廠時(shí)，已嚴(yán)格保證水平度盤與豎 軸的垂直，故當(dāng)豎軸處于鉛垂位置時(shí)，水平度盤即 處于水平狀態(tài)。豎軸的鉛垂位置是利用照準(zhǔn)部水準(zhǔn) 管氣泡居中，即水準(zhǔn)管軸水平來實(shí)現(xiàn)的。滿足了 LLVV，就能使豎軸鉛垂，水平度盤處于水平位 置。 CCHH和HHVV在于保證得到豎直的視準(zhǔn) 平面。CCHH時(shí)，視準(zhǔn)面為一平面，否則，視準(zhǔn) 面成了兩個(gè)對(duì)頂?shù)腻F面；HHVV時(shí)，視準(zhǔn)平面就 成為豎直的平面，否則就成為一傾斜的平面。 對(duì)于DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀除了其主要幾何軸線應(yīng)滿 足上述要求外，還要對(duì)光學(xué)對(duì)點(diǎn)器是否正確地發(fā)揮 了效用進(jìn)行檢驗(yàn)和校正，

3、以確保儀器中心和測(cè)站點(diǎn) 位于同一鉛垂線上；還有，為了便于在觀測(cè)水平角 時(shí)用豎絲去瞄準(zhǔn)目標(biāo)，還要求十字絲豎絲垂直于橫 軸。 另外，在作垂直角觀測(cè)時(shí)，為了計(jì)算上的方便， 應(yīng)使豎盤指標(biāo)差接近于零。 四、經(jīng)緯儀檢驗(yàn)與校正的內(nèi)容四、經(jīng)緯儀檢驗(yàn)與校正的內(nèi)容 1、光學(xué)對(duì)點(diǎn)器效用正確性的檢校 2、水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸（ LLVV ） 3、十字絲豎絲垂直于橫軸（ 豎絲HH ,十字絲縱絲 應(yīng)處于鉛垂面內(nèi)） 4、視準(zhǔn)軸垂直于橫軸（ CCHH） 5、橫軸垂直于豎軸（ HHVV） 6、垂直度盤指標(biāo)差 x 近于零 1、照準(zhǔn)部上的光學(xué)對(duì)點(diǎn)器、照準(zhǔn)部上的光學(xué)對(duì)點(diǎn)器 整置儀器后，旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部于不同位置，并整置儀器后，旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部于不

4、同位置，并 在地面紙上標(biāo)定十字絲中心照準(zhǔn)點(diǎn)在地面紙上標(biāo)定十字絲中心照準(zhǔn)點(diǎn)1 1、2 2, ,若各若各 點(diǎn)重合，說明光學(xué)對(duì)點(diǎn)器正確。否則需調(diào)整轉(zhuǎn)點(diǎn)重合，說明光學(xué)對(duì)點(diǎn)器正確。否則需調(diào)整轉(zhuǎn) 向棱鏡螺絲，使之照準(zhǔn)各點(diǎn)的中心位置。向棱鏡螺絲，使之照準(zhǔn)各點(diǎn)的中心位置。 1 1 2 23 3 （一）光學(xué)對(duì)點(diǎn)器效用正確性的檢驗(yàn)與校正（一）光學(xué)對(duì)點(diǎn)器效用正確性的檢驗(yàn)與校正 2、基座上的光學(xué)對(duì)點(diǎn)器、基座上的光學(xué)對(duì)點(diǎn)器 懸掛垂球，標(biāo)定垂球尖位置，若十字絲懸掛垂球，標(biāo)定垂球尖位置，若十字絲 中心和該點(diǎn)重合，說明光學(xué)對(duì)點(diǎn)器正確。否中心和該點(diǎn)重合，說明光學(xué)對(duì)點(diǎn)器正確。否 則需調(diào)整轉(zhuǎn)向棱鏡螺絲，使之照準(zhǔn)該點(diǎn)。則需調(diào)整轉(zhuǎn)向棱

5、鏡螺絲，使之照準(zhǔn)該點(diǎn)。 （二）水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸的檢驗(yàn)與校正（二）水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸的檢驗(yàn)與校正 2、檢驗(yàn)原理 若儀器滿足條件，管水準(zhǔn) 器水準(zhǔn)軸與水平度盤平行 管水準(zhǔn)軸 垂直軸 水平度盤 1、檢校目的 管水準(zhǔn)器水準(zhǔn)軸與水平度盤平行 支架等高 3、檢驗(yàn)方法 儀器粗平：圓水準(zhǔn)器 氣泡居中。 水準(zhǔn)管平行某兩個(gè)腳 螺旋，使水準(zhǔn)管氣泡 居中。 照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180， 若氣泡仍居中，則 滿足要求，若氣泡 偏離，則需校正。 e 水平面 垂直軸 水平度盤 管水準(zhǔn)軸 水平度盤 水平面 垂直軸 e/2 水平度盤 垂直軸 管水準(zhǔn)軸 管水準(zhǔn)軸 垂直軸 水平度盤 檢校方法 4、校正 用腳螺旋調(diào)一半； 用水準(zhǔn)管校正螺旋調(diào)一半

6、。 此項(xiàng)檢校需反復(fù)進(jìn)行，直至儀器旋轉(zhuǎn)到任意方 向氣泡都居中。 校正螺絲 （三）十字絲豎絲的檢驗(yàn)校正（三）十字絲豎絲的檢驗(yàn)校正 1、檢驗(yàn) 儀器整平 用十字絲豎絲最上端精確對(duì)準(zhǔn)遠(yuǎn)處一明顯目標(biāo)點(diǎn)， 固定水平制動(dòng)螺旋和望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋，徐徐轉(zhuǎn)動(dòng)望 遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋，若目標(biāo)點(diǎn)始終不離開豎絲，說明此 條件滿足；否則應(yīng)校正 2、校正 用十字絲的交 點(diǎn)瞄準(zhǔn)P點(diǎn)。 用十字絲的校 正螺旋調(diào)整。 （四）視準(zhǔn)軸垂直于橫軸（四）視準(zhǔn)軸垂直于橫軸（2c）的檢驗(yàn)與校正）的檢驗(yàn)與校正 1、檢驗(yàn) 盤左瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)處一點(diǎn)p，讀數(shù)為M1， M= M1+c 盤右瞄準(zhǔn)p，讀數(shù)M2 , M180= M2-c M=1/2(M1+M2 180) c=1

7、/2(M1-M2 180) 當(dāng)c=0時(shí)，此項(xiàng)條件滿足。否則，需校正。 視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸， 是由于十字絲交點(diǎn)位置 不正確引起的。如圖所 示，K點(diǎn)為十字絲交點(diǎn)的 正確位置，視準(zhǔn)軸垂直 于橫軸HH。當(dāng)經(jīng)緯儀以 盤左位置瞄準(zhǔn)同高目標(biāo) 時(shí)，水平度盤讀數(shù)指標(biāo) 在左，讀數(shù)為M；盤右 位置瞄準(zhǔn)時(shí)，讀數(shù)指標(biāo) 在右，讀數(shù)為M，兩讀 數(shù)相差180，即 M-M=180 若視準(zhǔn)軸不垂直于橫軸，在盤左位 置，十字絲交點(diǎn)偏到K點(diǎn)（比正確 的K點(diǎn)偏右），視準(zhǔn)軸偏斜了一個(gè) 小角度c，c稱為視準(zhǔn)誤差視準(zhǔn)誤差。若用此 偏斜的視準(zhǔn)軸瞄準(zhǔn)同一P時(shí)，望遠(yuǎn) 鏡帶著照準(zhǔn)部必須沿水平度盤順時(shí) 針多旋轉(zhuǎn)一個(gè)小角度c，這樣，M1 讀數(shù)比正確的讀

8、數(shù)M就增大了一個(gè) c角，即:M1=M+c 在盤右位置，原盤左時(shí)的K點(diǎn)，轉(zhuǎn) 到正確的K點(diǎn)左邊K點(diǎn)位置，用它 瞄準(zhǔn)原P點(diǎn)時(shí)，望遠(yuǎn)鏡帶著照準(zhǔn)部 必須沿水平度盤逆時(shí)針多旋轉(zhuǎn)一個(gè) 小角度c，此時(shí)度盤讀數(shù)M2比正確 讀數(shù)M少了一個(gè)c角，即M2=M-c 因?yàn)?M1=M+c， M2=M-c，M-M=180 所以 M=1/2(M1+M2 180) c=1/2(M1-M2 180) 由此，可得出結(jié)論： （1）盤左和盤右讀數(shù)不相差180，即有2倍視準(zhǔn)誤差 存在； （2）在盤右位置進(jìn)行校正時(shí)，需先計(jì)算出正確讀數(shù) M。 （3）用盤左盤右兩個(gè)位置觀測(cè)同一目標(biāo)，取其平均值 作為該方向一測(cè)回的方向值，可消除視準(zhǔn)誤差的影響。

9、2、校正 利用盤右位置，根據(jù)公式M=1/2(M1+M2 180)計(jì) 算正確讀數(shù)M180，轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部微動(dòng)螺旋，使指 標(biāo)線指向正確讀數(shù)； 此時(shí)，十字絲交點(diǎn)偏離目標(biāo)p點(diǎn)，利用校正針調(diào)節(jié)十 字絲校正螺絲，使十字絲交點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)p點(diǎn)即可； （五）（五） 橫軸垂直于豎軸的檢驗(yàn)與校正橫軸垂直于豎軸的檢驗(yàn)與校正 1、檢驗(yàn) 距墻壁2030m安置儀器，墻壁上高處選一明 顯目標(biāo)P，30； 盤左：瞄P，望遠(yuǎn)鏡水平，讀數(shù)P1，標(biāo)出P1 ； 盤右：瞄P，望遠(yuǎn)鏡水平，讀數(shù)P2 ，標(biāo)出P2 ； 若P1、P2重合或位于同一鉛垂線上,則滿足要 求，否則需校正。 D ctgPP i 2 21 2、校正（專業(yè)人員進(jìn)行） 墻上定出P1、P2

10、的中點(diǎn)PM ； 利用盤右位置，調(diào)節(jié)水平微 動(dòng)，瞄準(zhǔn)PM ，將望遠(yuǎn)鏡上仰 （十字絲交點(diǎn)必偏離P點(diǎn)，至 P點(diǎn)； 校正橫軸一端支架上的 偏心環(huán)，使橫軸一端升高 或降低，移動(dòng)十字絲， 精確瞄準(zhǔn)P ； （六）豎盤指標(biāo)差的檢驗(yàn)與矯正（六）豎盤指標(biāo)差的檢驗(yàn)與矯正 1、檢驗(yàn) 儀器整平，用盤左、盤右分別瞄準(zhǔn)大致水 平方向的 P點(diǎn)，讀數(shù)為L，R。 計(jì)算豎直角和指標(biāo)差 =（RL180）/2 X=(LR360)/2 DJ6: 若 X60，滿足要求， 若 X60 ，需要校正。 2、校正 盤右瞄準(zhǔn)P點(diǎn)； 調(diào)節(jié)指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋，使豎盤讀數(shù) 為：Rx270 調(diào)節(jié)指標(biāo)水準(zhǔn)管校正螺絲，使氣泡居中。 3.6 角度測(cè)量中的誤差分析

11、與注意事項(xiàng)角度測(cè)量中的誤差分析與注意事項(xiàng) 一一. .儀器誤差儀器誤差 主要包括儀器檢校后的殘余誤差和儀器制造、 加工不完善所引起的誤差。 1、視準(zhǔn)軸誤差（2c值，盤左、盤右取平均可消除） 2、橫軸傾斜誤差（i角，盤左、盤右取平均可消除） 3、度盤偏心差（照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)中心與水平度盤分劃中 心不重合，盤左、盤右取平均可消除） 4、度盤刻劃誤差（度盤刻劃不均勻，測(cè)回間變換 度盤可減弱） 5、豎軸傾斜誤差（盤左、盤右取平均不可消除， 精確整平可減弱） 二、觀測(cè)誤差二、觀測(cè)誤差 1、儀器對(duì)中誤差（與偏心距成正比，與視線邊長 成反比，當(dāng)水平角接近180時(shí) 影響最大；精確對(duì)中可減弱） 2、儀器整平誤差（精確整

12、平，一測(cè)回內(nèi)氣泡偏離不 能超過2格，否則，測(cè)回間重新整平 ） 3、目標(biāo)偏心差（與偏心距成正比，與視線邊長 成反比；瞄準(zhǔn)目標(biāo)底部可減弱） 4、照準(zhǔn)誤差（消除視差，精確瞄準(zhǔn)） 5、讀數(shù)誤差（消除視差，認(rèn)真讀數(shù)） 三、外界條件的影響三、外界條件的影響 外界條件的影響比較復(fù)雜，應(yīng)選擇有利的觀 測(cè)條件，盡量避免不利因素對(duì)測(cè)量的影響。 1、溫度的影響（打傘遮陽） 2、大氣折光的影響（選擇良好的天氣觀測(cè)） 3.7 電子經(jīng)緯儀 電子經(jīng)緯儀是一種采用光電元件實(shí)現(xiàn)測(cè)角自動(dòng)化、 數(shù)字化的電子測(cè)角儀器。 特點(diǎn)： 1、采用電子測(cè)角系統(tǒng)， 自動(dòng)顯示測(cè)量結(jié)果； 2、可與測(cè)距儀組成全站儀； 3、測(cè)量數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化。 電子經(jīng)緯

13、儀采用光電掃描度盤和自動(dòng)顯示系 統(tǒng)，根據(jù)光電掃描度盤獲取電信號(hào)的原理不 同，電子經(jīng)緯儀的測(cè)角系統(tǒng)也不同，主要有以 下三種： （1）編碼度盤測(cè)角系統(tǒng) （2）光柵度盤測(cè)角系統(tǒng) （3）動(dòng)態(tài)測(cè)角系統(tǒng) 其中光柵度盤測(cè)角方法使用較為廣泛。 一、光柵度盤測(cè)角系統(tǒng)的測(cè)角原理 1、光柵：均勻地刻有許多等間隔細(xì)線的直尺 或圓盤。 光柵的基本參數(shù)：刻線密度（每毫米的刻線紋數(shù)） 和柵距。 2、柵距：柵線寬度a與縫隙寬度b之和d （d=a+b）。通常a=b 柵線為不透光區(qū)，縫隙為透光區(qū)，在圓形 光柵盤上下對(duì)應(yīng)位置裝上光源和接收器，并可 隨照準(zhǔn)部相對(duì)于光柵盤移動(dòng)，由計(jì)數(shù)器累積移 動(dòng)的柵距數(shù)，從而求得所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度值。 因?yàn)?/p>

14、光柵盤上沒有絕對(duì)度數(shù)，而是累計(jì)之 數(shù)，因而稱光柵盤為增量式度盤，此讀數(shù)系統(tǒng) 為增量式讀數(shù)系統(tǒng)。 3、莫爾條紋 將兩塊密度相同 的光柵重疊，并使 它們的刻線相互傾 斜一個(gè)很小的角 度，此時(shí)便會(huì)出現(xiàn) 明暗相間的條紋， 該條紋稱為莫爾條 紋。 特點(diǎn) （1）兩光柵間的夾角越小，條紋越粗，明暗條紋間隔也 越大； （2）條紋的亮度成呈周期變化。 設(shè)X為光柵編碼盤相對(duì)移動(dòng)量，Y為莫爾條 紋移動(dòng)量，則有： 其中， 或 其中w為紋距，d為柵距。 莫爾條紋的位移放大作用：當(dāng)光柵相對(duì)移 動(dòng)一個(gè)柵距d時(shí)，條紋移動(dòng)一個(gè)寬度周期 w 。 ctg/YXX 3438 (/ )d 光柵度盤的下面放置一個(gè)發(fā)光二極管，上 面是一個(gè)與光柵度盤形成莫爾條紋的指示光 柵，指示光柵的上面是光電接收器。發(fā)光二極 管、指示光柵和光電接收器的位置不動(dòng)，光柵 度盤隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著莫爾條紋的移 動(dòng)，發(fā)光二極管將產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的電信 號(hào)，將此信號(hào)整形，可變成矩形脈沖信號(hào)，對(duì) 矩形脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)，即可求得度盤旋轉(zhuǎn)的角度。 特點(diǎn)：自動(dòng)讀數(shù)、 記錄、計(jì)算。 二、電子經(jīng)緯儀顯示屏及操作鍵盤 三、電子經(jīng)緯儀的使用 用電子經(jīng)緯儀進(jìn)行角度測(cè)量時(shí)，其操作方 法與光學(xué)DJ6經(jīng)緯儀的操作方法基本一致?，F(xiàn)以 ET-02型電子經(jīng)緯儀來說明儀器的使用。 1、在測(cè)站上安置儀器，對(duì)中、整平與光學(xué)經(jīng)緯 儀相同。 2