全站儀的測量原理

全站儀的測量原理第一頁，共二十六頁，2022年，8月28日普通光學(xué)經(jīng)緯儀難以滿足測角自動顯示、自動記錄和自動傳輸數(shù)據(jù)的要求。世界上第一臺電子經(jīng)緯儀(electronictheodolite)于1968年研制成功，80年代初生產(chǎn)出商品化的電子經(jīng)緯儀。采用光電掃描度盤，利用光電轉(zhuǎn)換原理和微處理器將角度方向值變?yōu)殡娦盘?，從而完成自動化測角的全過程，實現(xiàn)角度測量的自動顯示、自動記錄和自動傳輸數(shù)據(jù)?！?.1全站儀的測角原理第二頁，共二十六頁，2022年，8月28日總述電子經(jīng)緯儀與光學(xué)經(jīng)緯儀外形結(jié)構(gòu)相似，但其測角讀數(shù)系統(tǒng)采用的是光電掃描度盤和自動顯示系統(tǒng)。根據(jù)光電掃描度盤獲取電信號的原理不同，電子經(jīng)緯儀電子測角系統(tǒng)也不同，主要有以下三種：1.編碼度盤測角系統(tǒng)——即采用編碼度盤及編碼測微器的絕對式測角系統(tǒng)；

3.動態(tài)測角系統(tǒng)——即采用計時測角度盤并實現(xiàn)光電動態(tài)掃描的絕對式測角系統(tǒng)。

2.光柵度盤測角系統(tǒng)——即采用光柵度盤及莫爾干涉條紋技術(shù)的增量式測角系統(tǒng)；第三頁，共二十六頁，2022年，8月28日4全站儀的測角原理靜態(tài)度盤測角動態(tài)度盤測角編碼度盤測角光柵度盤測角第四頁，共二十六頁，2022年，8月28日5

一、編碼度盤測角原理

扇區(qū)型碼盤條碼型碼盤第五頁，共二十六頁，2022年，8月28日光柵度盤測角系統(tǒng)測角原理第六頁，共二十六頁，2022年，8月28日7二、編碼度盤與光柵度盤測角特點比較比較項目編碼度盤光柵度盤測角方式絕對式增量式關(guān)機后角度信息保留不保留誤差與躁聲不積累積累制造工藝復(fù)雜簡單第七頁，共二十六頁，2022年，8月28日8三、電子測角中的軸系補償與改正

補償：（1）垂直軸傾斜對垂直度盤讀數(shù)的影響（2）垂直軸傾斜對水平度盤讀數(shù)的影響新型液態(tài)雙軸自動補償系統(tǒng)第八頁，共二十六頁，2022年，8月28日9三、電子測角中的軸系補償與改正

軸系改正： （1）視準軸誤差（C）的改正 （2）垂直度盤指標差（I）的改正 （3）水平軸傾斜誤差（i）的改正

第九頁，共二十六頁，2022年，8月28日10三、電子測角中的軸系補償與改正補償改正垂直角水平角基準線ononV+i+LHz+C+k+T鉛垂線onoffV+i+LHz鉛垂線offonV+iHz+C+k垂直軸offoffV+iHz垂直軸i—垂直度盤指標差，L—補償器零點指標差，C—視準差k—水平軸傾斜對水平角的影響，T—垂直軸傾斜對水平角的影響軸系補償與改正開關(guān)的不同設(shè)置對測角的影響第十頁，共二十六頁，2022年，8月28日11四、自動目標識別與照準自動目標識別的類型：1）配合式目標識別；2）自主式目標識別。徠卡ATR自動目標照準：1）搜索過程；2）目標照準過程；3）測量過程。第十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.2全站儀的測距原理根據(jù)載波的不同可分為：

1、光電測距

（可見光、紅外光、激光）

2、微波測距

（無線電波、微波）

電磁波測距是用電磁波（光波或微波）作為載波傳輸測距信號以測量兩點間距離的一種方法。第十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日電磁波測距的優(yōu)點：

1、測程遠、精度高。

2、受地形限制少。

3、作業(yè)快、工作強度低等優(yōu)點。公路工程測量中應(yīng)用較多的是中短程紅外光電測距儀。第十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日光電測距儀是通過測量光波在待測距離D上往、返傳播的時間t2D，計算待測距離D：式中：c—光波在空氣中的傳播速度一）測距原理第十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日二）測距方法光電測距儀按照t2D的不同測量方式，可分為：脈沖式（直接測定時間）相位式（間接測定時間）第十五頁，共二十六頁，2022年，8月28日1、脈沖式脈沖式光電測距儀是將發(fā)射光波的光強調(diào)制成一定頻率的尖脈沖，通過測量發(fā)射的尖脈沖在待測距離上往返傳播的時間來計算距離。脈沖測距原理圖：脈沖的振蕩頻率q：計數(shù)器計得的時鐘脈沖個數(shù)計數(shù)器只能記憶整數(shù)個時鐘脈沖，不足一周期的時間被丟掉了。測距精度較低，一般在“米”級，最好的達“分米”級。第十六頁，共二十六頁，2022年，8月28日2、相位式相位式光電測距儀是將發(fā)射光強調(diào)制成正弦波的形式，通過測量正弦光波在待測距離上往、返傳播的相位移來解算時間。將返程的正弦波以棱鏡站為中心對稱展開后的圖形：第十七頁，共二十六頁，2022年，8月28日由于，所以則：式中，取，則不同的調(diào)制頻率?對應(yīng)的測尺長見下表：調(diào)制頻率?測尺長10m20m100m1km2km調(diào)制頻率越大，測尺長度越短。第十八頁，共二十六頁，2022年，8月28日相位式測距儀的基本工作原理圖：1、由發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射一個調(diào)制光波，同時至檢相器；2、調(diào)制光波在待測距離上傳播，反射鏡反射后，經(jīng)接收系統(tǒng)進入檢相器；3、檢相器將發(fā)射信號與接收信號進行相位比較，測出相位差；4、每改變頻率f后的調(diào)制光波，測出一個，組合后經(jīng)微處理器計算顯示結(jié)果。第十九頁，共二十六頁，2022年，8月28日第二十頁，共二十六頁，2022年，8月28日三）測程及測距儀的精度：1、測程：測距儀一次所能測的最遠距離。短程測距儀

—

測程小于5km；

中程測距儀

—

測程在5km-30km；

遠程測距儀

—

測程在30km以上。

第二十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日2、測距儀的精度：式中：mD—測距中誤差，單位為mm；

a—固定誤差，單位為mm；

b—比例誤差；

D—以km為單位的距離。某短程紅外測距儀的精度為

當距離D為0.6km時，測距精度是mD=±8mm。

(通常寫作ppm)第二十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日3、全站儀的等級國家計量檢定規(guī)程（JJG100－94）將全站儀準確度等級分劃為四個等級。第二十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日4、距離計算：1）儀器常數(shù)改正（測距儀的乘常數(shù)R和加常數(shù)K）加常數(shù)K=L–L′（mm）乘常數(shù)R的單位是mm/km對于觀測值為L′的距離，其常數(shù)改正值為：第二十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日2）氣象改正某測距儀的氣象改正公式為：式中：ΔLt——氣象改正值，單位為mm；

P——測站氣壓，單位為mmHg，