第五章 角度、距离测量与全站仪(角度部分)

第五章角度、距离测量与全站仪

提手望远镜调焦螺旋望远镜扶手目镜垂直制动螺旋垂直微动螺旋管水准器显示窗

瞄准器电池锁紧杆电池

仪器中心标志

水平制动螺旋水平微动螺旋

接口整平脚螺旋

全站仪的基本结构光电测角系统光电测距系统双轴液体补偿装置自动瞄准与跟踪 I/O总线

微处理器

接口数据程序存储器

显示器

键盘

§5.1水准测量和水准仪角度测量原理第四章一、水平角测量原理(20120929)水平角：相交的两直线之间的夹角在水平面上的投影 (0~360 )。A

β= b a

0 270

90 a

B

O180

β

bA1

仪器安置的高低及瞄准目标的高低不同部位对水平角的观测有无影响？

面

平

水O1

β

B1

二、竖直角测量原理竖直角：同一竖直面内，目标方向线与一特定方向线之间的夹角，称为竖直角。高度角α:在同一竖直面内，目标方向和水平方向间的夹角(0~±90 )。天顶方向天顶距Z:在同一竖直面内，目标方向与天顶方向所构成的角(0~180 )。

(0≤α≤ 90 )

(0≤ Z≤ 180 )高度角α与天顶距Z的关系为水平方向α=90°-Z

Z A

Bα+α

天顶距和高度角统称为竖直角。高度角,习惯上又称为竖角，也称为垂直角。

§5.2(一)、基本构造 1、构造基座经纬仪照准部望远镜

经纬仪竖轴横轴视准轴水准管轴

一、经纬仪的基本构造及分类

读数显微镜左右、上下微动螺旋度盘：水平、竖直

水准器：圆水准器水准管对中器

圆水准轴竖轴：仪器的旋转轴；横轴：望远镜的旋转轴；视准轴：望远镜的十字丝中心与物镜中心的连线；水准轴：水准管水准轴与圆水准器的水准轴。

§5.2经纬仪2、经纬仪的轴系关系：经纬仪应满足的条件：竖轴必须竖直(水准管轴应垂直于竖轴);水平度盘必须水平，其分划中心应在竖轴上(水平读盘垂直于竖轴)望远镜上下转动时，视准轴形成的视准面必须是竖直平面(视准轴应垂直于横轴)竖丝应垂直于横轴圆水准轴竖直度盘竖轴横轴视准轴

水平度盘水准管轴

(二)经纬仪的分类

1.1测角发展史光学经纬仪：光学玻璃度盘，采用光学法读数。电子经纬仪：电子度盘，电子法测角技术获取角值。

金属度盘

玻璃度盘

电子度盘

电子度盘

电子度盘电子度盘的出现，使电子经纬仪实现了角度的自动读数、自动显示、自动记录、自动改正等功能。

内存 CPU微处理器

电源控制

实时时钟存储卡板 PCMCIA卡

门阵列

模数转换

GSI/RS232接口控制

角度传感器倾斜传感器

马达板

键盘/显示器组件

1.2电子度盘的特点

电子电子度盘度

盘

角度测量的自动化

二、电子经纬仪采用光电扫描度盘将角度值变为电信号，利用电子技术测角，最后再将电信号转换为角度值，使测角能自动显示、自动记录和自动传输数据，从而完成自动化测角的全过程，这种经纬仪称为电子经纬仪。

1、电子经纬仪与光学经纬仪相比较：仍具有照准部、度盘、基座及相应轴系的结构形式。望远镜、水准器、光学对中器及制、微动机构类似。无读数显微镜，增设电子显示窗和操作按键。电子经纬仪和光学经纬仪的主要不同点：在于电子经纬仪采用了由微处理器控制的光电扫描度盘和自动显示系统。根据光电扫描度盘取得电信号的方式不同，目前电子测角系统有：编码度盘测角系统、光栅度盘测角系统、条码度盘测角系统。

2.编码度盘测角原理采用编码度盘及编码测微器的测角系统。

码道：n= 4区间：s= 2 n= 16四码道度盘每个方向都单值对应一个状态(编码输出),根据两区间的不同状态，便可测出该两区间的夹角。纯二进制编码度盘识别望远镜照准方向落在哪个区间是编码度盘测角的关键(识向)

2、编码度盘测角原理 2.1二进制编码度盘示意图码道码区最低位最高位

码道：n= 4码区：s= 2 n= 16

360角分辨率：=δ s

四码道度盘的角分辨率为22.5°不可能达到较高的测角精度

2、编码度盘测角原理

2.2二进制编码度盘测角原理序号码道图形二进制代码方向值

0 1 2 3 4 5 6 6 7 8 9 10

0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111

22 30 45 00 67 30 90 00 112 30 135 00157 30 180 00 202 30 225 00 247 30 270 00 292 30 315 00 337 30

β

0 0 1 1 0 1 1 0

11 12 13 14 15

3.2光栅 3、光栅度盘测角原理

生活中有没有遇到这种现象？

3.光栅度盘测角原理在光学玻璃度盘的径向上均匀地刻制明暗相间的等角距细线条就构成光栅度盘。将密度相同的两

块光栅重叠，并使它们的刻线相互倾斜一个很小的角度，这时就会产生明暗相间的条纹(莫尔条纹)。夹角越小，条纹越粗。条纹的亮度按正弦周期性变化。

3.光栅度盘测角原理

动态莫尔条纹演示

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vwdi.html