多视角目标检测和测角有什么区别

写景状物要注意观察点.看同一景物.观者所处的方位不同.角度不同.视觉效果也不同.或变角.俯瞰.平视.仰视.正视.侧视.环顾,或变焦.远眺.近观,或变化视野.鸟瞰.特写.这时画面就会出现远景.中景.近景.点景.正面.侧面.全景.局部等区别.本文先写“小屋 和周围环境的关系.它采用的观察方法是A.定点透视.变角变焦.B.定点动景.“物换星移 . 题目和参考答案——精英家教网——
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写景状物要注意观察点。看同一景物,观者所处的方位不同,角度不同,视觉效果也不同。或变角,俯瞰、平视、仰视、正视、侧视、环顾;或变焦,远眺、近观;或变化视野,鸟瞰、特写。这时画面就会出现远景、中景、近景、点景,正面、侧面,全景、局部等区别。本文先写“小屋”和周围环境的关系,它采用的观察方法是A.定点透视,变角变焦。B.定点动景,“物换星移”。C.动点定景,多角多面。D.移步换景,游踪组合。
C导解:所定之景即为“小屋”,所动之点为观察点。
科目:高中语文
来源:桂壮红皮书·高中同步系列·活题巧解巧练·高二语文(上)
写景状物要注意观察点。看同一景物,观者所处的方位不同,角度不同,视觉效果也不同。或变角,俯瞰、平视、仰视、正视、侧视、环顾;或变焦,远眺、近观;或变化视野,鸟瞰、特写。这时画面就会出现远景、中景、近景、点景,正面、侧面,全景、局部等区别。本文先写“小屋”和周围环境的关系,它采用的观察方法是
A.定点透视,变角变焦。
B.定点动景,“物换星移”。
C.动点定景,多角多面。
D.移步换景,游踪组合。
科目:高中语文
来源:语文学习质量监测(高二·上)
  写景状物要注意观察点。看同一景物,观者所处的方位不同,角度不同,视觉效果也不同。或变角,俯瞰、平视、仰观、正视、侧视、环顾;或变焦,远眺、近觑;或变化视野,鸟瞰、特写。这时,画面就会出现远景、中景、近景、点景,正面、侧面,全景、局部,等等区别。本文先写“小屋”和周围环境的关系,指出它采用了哪一种观察方法。
A.定点透视,变角变焦。B.定点动景,“物换星移”。
C.动点定景,多角多面。D.移步换景,游踪组合。
科目:高中语文
  写景状物要注意观察点。看同一景物,观者所处的方位不同,角度不同,视觉效果也不同。或变角,俯瞰、平视、仰观、正视、侧视、环顾;或变焦,远眺、近觑;或变化视野,鸟瞰、特写。这时,画面就会出现远景、中景、近景、点景,正面、侧面,全景、局部,等等区别。本文先写“小屋”和周围环境的关系,指出它采用了哪一种观察方法。
A.定点透视,变角变焦。B.定点动景,“物换星移”。
C.动点定景,多角多面。D.移步换景,游踪组合。
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话题:经纬仪的角度测量为什么总有误差,咱们一起来分析一下
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经纬仪的角度测量为什么总有误差,咱们一起来分析一下。1.角度测量误差源⑴仪器误差:仪器误差包括仪器校正之后的残余误差及仪器加工不完善引起的误差。①视准轴误差:望远镜视准轴不垂直于横轴时,其偏离垂直位置的角值C称为视准误差或照准差。由于盘左、盘右观测时符号相反,故水平角测量时,可采用盘左、盘右取平均的方法加以消除②横轴误差(支架差):是由于支承横轴的支架有误差,造成横轴与竖轴不垂直。盘左、盘右观测时对水平角影响为i角误差,并且方向相反,也可采用盘左、盘右取平均的方法加以消除。③竖轴倾斜误差:是由于水准管轴不垂直于竖轴,以及竖轴水准管不居中引起的误差。这时,竖轴偏离竖直方向一个小角度,从而引起横轴倾斜及度盘倾斜,造成测角误差。此误差与正、倒镜观测无关,并且随望远镜瞄准不同方向而变化,不能用正、倒镜取平均的方法消除。因此,测量前应严格检校仪器,观测时仔细整平,并始终保持照准部水准管气泡居中,气泡不可偏离一格。④度盘偏心差:是由于度盘加工及安装不完善引起的。使照准部旋转中心C1与水平度盘圆心C不重合引起读数误差。可用盘左、盘右读数取平均的方法予以减小。如下图:⑤度盘刻划不均匀误差:是由于仪器加工不完善引起的。这项误差很小。高精度测量时,为了提高测角精度,可利用度盘位置变换手轮在各测回间变换度盘位置,减小这项误差的影响。⑥竖盘指标差:可以用盘左、盘右取平均的方法消除。⑵观测误差①对中误差:在测角时,若经纬仪对中有误差,将使仪器中心与测站点不在同一铅垂线上,造成测角误差。如下图:对中引起测角误差为:从上式可见,这项误差与偏心距成正比,与边长成反比,不能通过观测方法消除,所以测水平角时要仔细对中,在短边测量时更要严格对中。②目标偏心误差:是由于标杆倾斜引起的。如标杆倾斜,又没有瞄准底部,则产生目标偏心误差。如下图:O为测站,A为地面目标点,AA’为标杆,杆长d,杆倾角α。目标偏心差为:e=dsinα目标偏斜对观测方向影响为:从上式可见,目标偏心误差对水平方向影响与e成正比,与边长成反比。为减少这项误差,测角时标杆应竖直,并尽可能瞄准底部。③照准误差:测角时由人眼通过望远镜瞄准目标产生的误差称为照准误差。影响照准误差的因素很多,如望远镜放大倍数、人眼分辨率、十字丝的粗细、标志形状和大小、目标影像亮度、颜色等。人眼分辨两个点的最小视角约为60″,通常以此作为眼睛的鉴别角。当使用放大倍率为V的望远镜瞄准目标时,鉴别能力可提高V倍,这时该仪器的瞄准误差为 mv=±60″/V照准误差无法消除,只有从目标的形状、大小、颜色、亮度…对于DJ6型经纬仪,v=28,mv=±2.2″。④读数误差——读数误差主要取决于仪器读数设备。对于采用分微尺测微器读数系统的经纬仪,读数中误差为测微器最小分划值的1/10,即0.1′=6″。⑶外界条件的影响观测在一定的外界条件下进行,外界条件对观测质量有直接影响,如松软的土壤和大风影响仪器的稳定;日晒和温度变化影响水准管气泡的运动;大气层受地面热辐射的影响会引起目标影象的跳动等。这些才会给观测水平角带来误差。因此,要选择目标成象清晰稳定的有利时间观测,设法克服或避开不得条件的影响,以提高观测成果的质量。2.水平角观测注意事项⑴仪器安置的高度应合适,脚架应踩实,中心螺旋拧紧,观测时手不扶脚架,转动照准部及使用各种螺旋时,用力要轻。⑵若观测目标的高度相差较大,特别要注意仪器整平。⑶对中要准确。测角精度要求越高,或边长越短,则对中要求越严格。⑷观测时要消除视差,尽量用十字丝交点照准目标底部或桩上小钉。⑸按观测顺序记录水平度盘读数,注意检查限差。发现错误,立即重测。⑹水准管气泡应在观测前调好,一测回过程中不允许再调,如气泡偏离中心超过两格时,应再次整平重测该测回。本文内容纯属个人观点,仅供参考。
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作者最新文章第3章& 角度测量
角度测量是测量工作的基本内容之一。它包括水平角测量和竖直角测量。本章主要讲述角度测量的基本原理、光学经纬仪的构造及测角方法、经纬仪的检验与校正、经纬仪测角误差分析和经纬仪测角注意事项。最后一节介绍电子经纬仪的构造。
§3.1& 角度测量原理
在常规测量工作中,地面点点位通常使用投影三维定位方法来确定的,即将地面点的空间位置分解为水平位置和高程位置来确定。为了确定地面点的平面位置,通常需要观测水平角,为了观测高程位置,除了采用水准测量方法外,还经常通过观测竖直角按三角原理来确定。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
角度测量包括水平角测量和竖直角测量。
3.1.1& 水平角测量原理
水平角是从一点出发的两条方向线所构成的空间角在水平面上的投影,或是指地面上一点到两个目标点的方向线垂直投影到水平面上的夹角,或者是过两条方向线的竖直面所夹的两面角。
如图3—1所示,A、B、C为地面上三点,过AB、AC直线的竖直面,在水平面P上的交线ab、ac所夹的角,就是AB和AC之间的水平角。
根据水平角的概念,若在过A点的铅垂线上,水平地安置一个有刻度的圆盘(称为水平度盘),度盘中心在O点,过AB、AC竖直面与水平度盘交线为on、om,在水平度盘上读数为n、m。则为所测得的水平角。一般水平度盘是顺时针刻划,则:
=&&&&&&&&&&&&
水平角度值为0°~360°。
图3-1& 角度测量原理
3.1.2& 竖直角测量原理
竖直角是空间方向线与水平面或天顶方向的夹角,指在同一竖直面内,某一方向线与水平线的夹角。测量上又称为倾斜角或竖角或垂直角,用表示。竖角分有仰角和俯角。夹角在水平线之上称为仰角,角值为“正”,如图3—1中;在水平线之下称为俯角,角值为“负”,如图3—1中。竖角值域为0°~土90°。
若在竖直面内,竖直方向AK与某一方向线的夹角,称为天顶距,用Z表示,值域为0°~180°。天顶距与竖直角的关系为:
=90°—Z&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
如果在过A点的铅垂面上,安置一个垂直圆盘,并令其中心过A点,这个盘称为竖直度盘。当竖直度盘与过AB直线的竖直面重合时,则AB方向与水平方向线Ab′的夹角为,AB与竖直方向夹角为。竖直角与水平角一样,其角值也是度盘上两个方向的读数之差,不同的是,这两个方向必有一个是水平方向。经纬仪设计时,将提供这一固定方向。即:视线水平时,竖盘读数为固定值90°或270°。在竖直角测量时,只需读目标点一个方向值,便可算得竖直角。
根据上述角度测量原理可知,用于角度测量的经纬仪必须具有下述的基本条件:
(1)要有一个能照准远方目标的瞄准设备,它不但能上下绕横轴转动而形成一竖直平面,并可绕竖轴在水平方向转动;
(2)为测水平角必须有一个带分划的圆盘(即水平度盘),其中心应与竖轴重合。为在水平度盘上读数,还应有一个在水平度盘上读数的指标。为将水平度盘安置在水平位置并使竖轴中心位于过测站点的铅垂线方向上,应具有仪器整平装置和对中装置;
(3)为测取竖直角必须具有一个处于竖直位置并带分划的圆盘(即竖直度盘),且其中心应与横轴中心重合。为了在竖度盘上读数,应具有能被安置在水平位置或竖直位置的指标。
根据这些要求研制出的能同时完成水平角和竖直角测量的仪器称为经纬仪。
§3.2 DJ6型光学经纬仪
经纬仪按不同测角精度又分成多种等级,如DJ1、DJ2、DJ6、DJ10等。“D”和“J”为“大地测量”和“经纬仪”的汉语拼音第一个字母。后面的数字代表该仪器测量精度。如DJ6表示一测回方向观测中误差不超过±6″。在工程中常用的经纬仪有DJ2、DJ6和DJ10。不同厂家生产的经纬仪其构造略有区别,但是基本原理一样。本章重点介绍DJ6级光学经纬仪的构造和使用方法。
DJ6型光学经纬仪适用于各种比例尺的地形图测绘和土木工程施工放样。图3—2是我国北京光学仪器厂生产的DJ6型光学经纬仪。
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1—望远镜物镜;2—粗瞄器;3—对光螺旋;4—读数目镜;5—望远镜目镜;6—转盘手轮;
7一基座;8—导向板;9、13—堵盖;l0—水准器;11—反光镜,12—自动归零旋钮;
14—调指标差盖板;15—光学对点器;16—水平制动扳钮;17—固定螺旋;18—脚螺旋;
19—圆水准器;20—水平微动螺旋;21—望远镜微动螺旋;22—望远镜制动钮
图3-2& DJ6型光学经纬仪
DJ6型光学经纬仪主要由照准部、水平度盘、基座三部分组成,见图3—3。
l—基座;2—脚螺旋;3—竖轴轴套;4—固定螺旋;5—水平度盘;6—度盘轴套;7—旋转轴;
8—支架;9—竖盘水准管微动螺旋; l0—望远镜;ll—横轴;12—望远镜制动螺旋;
13—望远镜微动螺旋;14—竖直度盘,15—水平制动螺旋;16—水平微动螺旋;
17—光学读数显微镜;18—复测盘
图3—3& 照准部、度盘、基座结构图
(1) 照准部
照准部是指经纬仪上部的能够转动的部分。主要包括望远镜、竖直度盘、水准器、照准部旋转轴、横轴、读数设备、支架装置及水平和竖直制动和微动装置等。经纬仪望远镜和水准器的构造及作用同水准仪。
照准部下部的旋转轴,插在水平度盘空心轴内,水平度盘空心轴插在基座竖轴轴套内。旋转轴的几何中心线称为竖轴。望远镜与横轴固连在一起安置在支架上,支架上装有望远镜的制动和微动螺旋控制望远镜在竖直方向的转动。竖直度盘(简称竖盘)固定在横轴的一端,用于测量竖直角。竖盘随望远镜一起转动,而竖盘读数指标不动,但可通过竖盘指标水准管微动螺旋作为小移动。调整此微动螺旋使竖盘指标水准管气泡居中,指标位于正确位置。目前,有许多经纬仪已不采用竖盘指标水准管,而用自动归零装置代替。照准部水准管是用来整平仪器的,圆水准器用作粗略整平。读数设备包括一个读数显微镜、测微器以及光路中一系列的透镜和棱镜等。此外,为了控制照准部水平方向的转动,装有水平制动和微动螺旋。
望远镜可以绕横轴在竖直面内上、下转动,又能随着支架绕竖轴作水平方向360°旋转。利用水平和竖直制动和微动螺旋,可以使望远镜固定在任一位置。望远镜边上设有光学读数显微镜,通过它可以读出水平角和竖直角。&
(2) 水平度盘
水平度盘是由光学玻璃制成的精密刻度盘,用于测量水平角。度盘全圆周刻划0°~360°,最小间隔有1°、30′、20′三种。水平度盘顺时针注记。在水平角测角过程中,水平度盘固定不动,不随照准部转动。
为了改变水平度盘位置,仪器设有水平度盘转动装置。
一种是采用水平度盘位置变换手轮,或称转盘手轮。使用时,将手轮推压进去,转动手轮,此时水平度盘随着转动。待转到所需位置时,将手松开,手轮退出,水平度盘位置即安置好。这种结构不能使度盘随照准部一起转动。
少数仪器采用复测装置。水平度盘与照准部的关系依靠复测装置控制。见图3—4,复测装置的底座固定在照准部外壳6上,随照准部一起转动。当复测扳手拔下时,由于偏心轮的作用,使顶轴5向外移,在簧片3的作用下,使两滚珠之间距离变小,簧片与铆钉的间距缩小,从而把外轴上的复测盘(见图3—3之18)夹紧。此时,照准部转动将带动水平度盘一起转动,度盘读数不变。若将复测扳手拨上时,顶轴往里移,使簧片与铆钉的间距扩大,复测盘与复测装置相互脱离,照准部转动就不再带动水平度盘,读数窗中的读数随之改变。
所以在测角过程中,复测扳钮应始终保持在向上的位置。& &&&&&&
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1—铆钉;2—复测盘;3—簧片;
4—滚珠;5—顶轴;6—照准部;
7—复测扳手底座;8—离合扳钮
图3-4& 复测装置
基座用于支承整个仪器,利用中心螺旋使经纬仪照准部紧固在三脚架上。基座上有三个脚螺旋,用于整平仪器。基座上固连一个竖轴轴套及固定螺旋。该螺旋拧紧后,可将照准部固定在基座上,所以使用仪器时切勿随意松动此螺旋,以免照准部与基座分离而坠落。中心螺旋下有一个挂钩,用于挂垂球。当垂球尖对准地面测点,水平度盘水平时,水平度盘中心位于测点的铅垂线上。
目前生产的光学经纬仪一般均装有光学对中器,与垂球对中相比,具有精度高和不受风的影响等优点。
§3.3& DJ6型光学经纬仪读数装置和操作使用
光学经纬仪的水平度盘和竖直度盘的分划线是通过一系列的棱镜和透镜成像在望远镜目镜边的读数显微镜内。由于度盘尺寸有限,最小分划间隔难以直接刻划到秒。为了实现精密测角,要借助光学测微技术。不同的测微技术读数方法也不同,DJ6型光学经纬仪常用分微尺测微器和单平板玻璃测微器两种方法。
3.3.1& 分微尺测微器及读数方法
图3-5&& 读数显微镜内度盘成像
目前生产的DJ6光学经纬仪多数采用分微尺测微器进行读数。这类仪器的度盘分划值为1°,按顺时针方向注记每度的读数。在读数显微镜的读数窗上装有一块带分划的分微尺,度盘上1°的分划线间隔经显微物镜放大后成像于分微尺上。图3-5就是读数显微镜内所看到的度盘和分微尺的影像,上面注有“H”(或“水平”)的为水平度盘读数窗。注有“V”(或“竖直”)的为竖直度盘读数窗。分微尺的长度等于放大后度盘分划线间隔1°的长度,分微尺分为60个小格,每小格为1′。分微尺上每10小格注有数字,表示0′、10′、20′、…60′,其注记增加方向与度盘注记相反。角度的整度值可从度盘上直接读出,不到一度的值在分微尺上读取。这种读数装置可以直接读到1′,估读到0.1′,即6″。
读数时,分微尺上的0分划线为指标线,它所指的度盘上的位置就是度盘读数的位置,例如图3—5中,在水水平度盘的读数的读数窗中,分微尺的零分划线已超过134°多,但不到135°,所以其数值,还要由分微尺的0分划线至度盘上分划线之间有多少小格来确定,图中为53.1格,故为53′06″,分微尺水平度盘的读数应是134°53′06″。同理,竖直度盘读数应是87°58′06″。
实际上在读数时,只要看度盘哪一条分划线与分微尺相交,读数就是这条分划线的注记数,分数则为这条分划线所指分微尺上读数。
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1—反光镜;2—进光镜;3—折光棱镜;4—竖直度盘;
5—直角折光棱镜;6—显微物镜;7—折射棱镜;8—读数窗;
9—转像棱镜;10—读数物镜;11—读数目镜;12—折射棱镜;
l3—折光棱镜;14—聚光镜;15—显微物镜;16—折射棱镜;
17—光学对点器折射棱镜;18、19—光学对点器物镜、目镜
图3—6& DJ6型经纬仪光路图
图3—6为DJ6型光学经纬仪分微尺测微器读数系统的光路图。外来光线经反光镜1反射,经进光镜进入经纬仪内部,一部分光线经折光棱镜3照到竖直度盘上。竖直度盘像经折光棱镜5、显微物镜6放大,再经过折射棱镜7,到达刻有分微尺的读数窗8,再通过转像棱镜9,在读数显微镜内能看到竖直度盘分划及分微尺,见图3—5(下)。外来光线另一路经折射棱镜12,聚光镜14,折光棱镜13
到达水平度盘。水平度盘像经过显微镜组15放大,经过折射棱镜16,进入分微尺的读数窗。在读数显微镜内可以同时看到水平度盘分划和分微尺,如图3—5(上)。
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图3-7& 分微尺测微器原理图&
&由于度盘分划间隔是1′,所以分微尺分划总宽度刚好等于度盘一格的宽度。分微尺有60个小格,一小格代表1′。光路中的6、15显微物镜起放大作用。调节透镜组上、下位置,可以保证分微尺上从0到60的全部分划间隔和度盘上一个分划的间隔相等,见图3—7。角度的整度值可从度盘上直接读出,不到一度的值在分微尺上读取。可估读到0.1′,即6″。图3—5中水平度盘的读数应是134°53′06″,竖直度盘读数是87°58′06″。&
3.3.2& 单平板玻璃测微器及其读数方法
由于光线通过不同的介质会产生折射,所以光线以一定的入射角穿过一定厚度d的玻璃板时,会产生光线的平移现象,见图3—8。当平板玻璃的折射率n和厚度一定时,平移量的大小将取决于光线的入射角。
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图3—8& 光折射平移原理图
单平板玻璃测微器就是根据这一原理设计的。它的组成部分主要包括平板玻璃、测微尺、连接机构和测微轮。
单平板玻璃测微器原理结构见图3—9。
测微尺5和平板玻璃3连接在一起。转动仪器照准部上的测微手轮1,平板玻璃和测微尺都绕同一轴P-P′旋转。由于平板玻璃的转动,使水平度盘和竖直度盘分划像在读数显微镜的视场内移动。读数窗6刻有双指标线和单指标线。度盘分划线、测微尺分划线都分别呈现在读数窗内。&&
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1—调节测微手轮;2—扇形齿轮;3—平板玻璃,4—轴线,5—测微尺,6—读数窗;7—转向棱镜
图3-9& 单平板玻璃测微器
当光线垂直入射到平板玻璃上,测微尺的读数应为0,这时竖盘读数为92°+d,见图3—10a。调节测微手轮,平板玻璃转动,度盘像移动,同时测微尺也随之移动,使度盘刻线像移动到刚好被双指标线夹住,如图3—l0b,此时双线夹住92°,移动量可以从测微尺上读取,为92°18′10″。
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图3—10& 平行玻璃板测微器原理
带有平板玻璃测微器的光学经纬仪光路图见图3—11。平板玻璃测微器安装在光路中。外来光线经反光镜l,进光镜(护片)2进人仪器内。光线先经过竖直度盘4,再经过水平度盘7。这时,竖直度盘和水平度盘的刻划像同时被聚光镜10放大,进入平行玻璃板11,经过直角棱镜13,使水平度盘和竖直度盘刻划线及测微尺都成像在读数窗14上。这些像再经过直角棱镜15和读数物镜和目镜,从读数显微镜中就可看到度盘像,并进行读数。
l—反光镜;2—护片;3—转向棱镜;4—竖直度盘;
5—直角棱镜;6—分划影像物镜组;7—水平度盘;
8—聚光镜;9—转向棱镜;10—分划影像物镜组;
ll—平行玻璃板;12—测微尺;13—直角棱镜;
14—读数窗;15—直角棱镜,16—读数物镜;
17—读数目镜和分划板;18、19、20、2l—望远镜系统
图3-11& 带有平板玻璃测微器的光学经纬仪光路图
读数时,先转动测微轮,使度盘某分划线精确的移在双指标线的中央,读出该分划线的度盘读数,再根据单指标线在测微尺上读取分、秒数,然后相加,即为全部读数。
3.3.3& 经纬仪的使用
在进行角度测量时,应将经纬仪安置在测站(角顶点)上,然后再进行观测。经纬仪的使用包括对中、整平、瞄准、读数四个步骤。
对中的目的是使仪器的旋转轴位于测站点的铅垂线上。对中可用垂球对中或光学对点器对中。垂球对中精度一般在3mm之内。光学对点器对中可达到lmm。用垂球对中时,先在测站点安放三角架,使其高度适中,架头大致水平,架腿与地面约成75°角。在连接螺旋的下方悬挂垂球,移动脚架,使垂球尖基本对准站点,并使脚架稳固地架在地面上。然后装上经纬仪,旋上连接螺旋(不要放紧),双手扶基座在架头上平移,使垂球尖精确对准测站点,最后将连接螺旋拧紧。
光学对点器是由一组折射棱镜组成。使用光学对点器对中时先用对点器调焦螺旋,看清分划板刻划圈,再转动对点器目镜看清地面标志。若照准部水准管气泡居中,即可旋松连接螺旋,手扶基座平移照准部,使对点器分划圈对准地面标志。如果刻划圈偏离地面标志太远,可旋转基座上的脚螺旋使其对中,此时水准管气泡会偏移,可根据气泡偏移方向,调整相应三脚架的架腿,使气泡居中。对中工作应与整平工作穿插进行,直到既对中又整平为止。
整平的目的是使仪器竖轴在铅垂位置,而水平度盘在水平位置。操作步骤为:首先转动照准部,使水准管与任意两个脚螺旋连线平行。双手相向转动这两个脚螺旋使气泡居中,见图3-12a。再将照准部旋转90°,调整第三个脚螺旋使气泡居中,按上述方法反复操作,直到仪器旋至任意位置气泡均居中为止。注意气泡移动方向与左手大拇指移动方向一致。
瞄准方法同水准仪操作,只是测量水平角时应使十字丝纵丝平分或夹准目标,并尽量对准目标底部,见图3—13。
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图3—12& 水准管气泡调整&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
图3—13& 测水平角时瞄准目标
读数时要先调节反光镜,使读数窗明亮,旋转显微镜调焦螺旋,使刻划数字清晰,然后读数。测竖直角时注意调节罗盘水准气泡微动螺旋,使气泡居中后再读数。
§3.4& 水平角和竖直角测量方法
3.4.1& 水平角测量
水平角测量主要有测回法和方向观测法两种。&&&
(1)测回法
测回法常用于测量两个方向之间的单角,如图3—14。&&
①在角顶O上安置经纬仪,对中、整平。将经纬仪安置成盘左位置(竖盘在望远镜的左侧,也称正镜)。转动照准部,利用望远镜准星初步瞄准A目标,调节目镜和望远镜调焦螺旋,使十字丝和目标成像清晰,消除视差。再用水平微动螺旋和竖直微动螺旋,使十字丝交点照准目标。读数(0°12ˊ12″)记入记录手簿,见表3—1。
②松开水平制动扳钮和望远镜制动扳钮,顺时针转动照准部,同上操作,照准B点,读数(72°08ˊ48″),记入手簿。盘左所测水平角为=72°08ˊ48″-0°12ˊ12″=71°56ˊ36″,称为上半测回。
③松开水平制动扳钮和望远镜制动扳钮,倒转望远镜成盘右位置(竖盘在望远镜右侧,或称倒镜)。先瞄准B点,再瞄A点,测得,称为下半测回。
&&& 上、下半测回合称一测回。最后计算一测回角值为:
观测成果计算见表3-1
测回法测角记录&&&&&&&&&&&&&&&&&&
日期:2000年3月25日&&&&&& 天气:晴&
&&&&&&&& 仪器:DJ6-65
观测者:王涛&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 记录:蓝天
&&& (点击图片放大)
&&& 测回法用盘左、盘右观测(即正、倒镜观测),可以消除仪器某些系统误差对测角的影响,校核观测结果和提高观测成果精度。测回法测角盘左、盘右观测值之差不得超过±40″。若超过此限应重新观测。
当测角精度要求较高时,可以观测多个测回,取其平均值作为水平角测量的最后结果。为了减少度盘刻划不均匀误差,各测回应利用经纬仪上水平度盘复测装置配置度盘。每个测回应按180°/n的角度间隔变换水平度盘位置。如测三个测回,则分别设置成略大于0°、60°和120°。
& (2)方向观测法
当一个测站上需测量的方向数多于两个时,应采用方向观测法。当方向数多于三个时,每半个测回都从一个选定的起始方向(称为零方向)开始观测,在依次观测所需的各个目标之后,再观测起始方向,称为归零。此法也称为全圆方向法或全圆测回法,现以图3—15为例加以说明。
图3-15& 方向观测法
①首先安置经纬仪于O点,成盘左位置,将度盘设置成略大于0°。选择一个明显目标为起始方向A,读水平度盘读数,记入表3—2。
全圆测回法记录&&&&&&&&&&&&&
日期:1988年5月20日&&&&&& 天气:晴、多云&&&&&&&&&
仪器:DJ6-78235
观测者:邵世忠&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 记录:李
&&& (点击图片放大)
&&& ②松开水平和竖直制动螺旋,顺时针方向依次瞄准B、C、D各点,分别读数、记录。为了校核,应再次照准目标A读数。A方向两次读数差称为半测回归零差。对于DJ6经纬仪,归零差不应超过±18″,否则说明观测过程中仪器度盘位置有变动,应重新观测。上述观测称为上半测回。
③倒转望远镜成盘右位置,逆时针方向依次瞄准A、D、C、B,最后回到A点,该操作称为下半测回。如要提高测角精度,须观测多个测回。各测回仍按180°/n的角度间隔变换水平度盘的起始位置。
④方向观测法成果计算
a.首先对同一方向盘左、盘右值求差,该值称为两倍照准误差2c,即:
2c=盘左读数一(盘右读数±180°)&&&&&&&
通常,由同一台仪器测得的各等高目标的2c 值应为常数,因此2c 的大小可作为衡量观测质量的标准之一。对于DJ2型经纬仪,当竖直角小于3°时, 2c变化值不应超过±18″。对于DJ6型经纬仪没有限差规定。
b.计算各方向的平均读数,公式为:
各方向平均读数=[盘左读数+(盘右读数±180°)]&&& (3—5)
由于存在归零读数,则起始方向有两个平均值。将这两个值再取平均,所得结果为起始方向的方向值,表中加括号。
C.计算归零后的方向值。将各方向的平均读数减去括号内的起始方向平均值,即得各方向的归零后的方向值。同一方向各测回互差,对于DJ6型经纬仪不应大于24″。
d.计算各测回归零后方向值的平均值。
e.计算各目标间的水平角。
3.4.2& 竖直角测量
(1)竖盘结构
经纬仪竖盘包括竖直度盘、竖盘指标水准管和竖盘指标水准管微动螺旋。竖直度盘固定在横轴一端,可随望远镜在竖直面内转动。分微尺的零刻划线是竖盘读数的指标线,可看成与竖盘指标水准管固连在一起,指标水准管气泡居中时,指标就处于正确位置。如果望远镜视线水平,竖盘读数应为90°或270°。当望远镜上下转动瞄准不同高度的目标时,竖盘随着转动,而指标线不动,因而可读得不同位置的竖盘读数,用以计算不同高度目标的竖直角,见图3—16。
&&& (点击图片放大)
&&& l—竖直度盘;2—水准管反射镜;
&&& 3—竖盘水准管;4—望远镜;5—横轴;
&&& 6—支架;7—转向棱镜;8—透镜组;
9—竖盘水准管微动螺旋;l0—水准管校正螺丝
图3—16& 经纬仪竖盘结构
竖盘是由光学玻璃制成,其刻划有顺时针方向和逆时针方向两种,见图3—17。
图3-17& 不同刻划的竖盘
不同刻划的经纬仪其竖直角公式不同。盘左时:
当望远镜物镜抬高,竖盘读数减小(顺时针刻划),竖直角为:
=起始读数—读数=90°-L&&&
反之,当物镜抬高,竖盘读数增加(逆时针刻划),竖直角为:
=读数-起始读数=L—90°&&& (3—7)
(2)竖直角观测和计算
a.仪器安置在测站点上,对中、整平。盘左位置瞄准目标点,使十字丝中横丝精确切准目标顶端,见图3—18。调节竖盘指标水准管微动螺旋,使竖盘指标水准管气泡居中,读数为L。
图3-18& 竖直角测量瞄准
b.用盘右位置再瞄准目标点,调节竖盘指标水准管,使气泡居中,读数为R。&
c.计算竖直角时,需首先判断竖直角计算公式(顺时针刻划),如图3—19所示:
&&& (点击图片放大)
(a)盘左位置&&&&&&&&&&&&&&&&&&
(b)盘右位置
图3-19& 竖直角测量
盘左位置 &&&&&&&&&&&&&&(3-8)
=90°- 71°12 ′36″=18°47 ′24″
盘右位置 &&&&&&&&&&&&(3-9)
=288°47 ′00″-270°=18°47 ′00 ″
一测回值为:
=18°47′12 ″
同理观测B点。
将各观测数据填入竖直角观测手簿(表3-3),利用上列各式逐项计算,得出一测回竖直角。
竖直角观测手簿&&&&&&&&&
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注:竖盘指标不是恰好指在90°或270°整数上,而与90°或270°相差一个角,称为竖盘指标差。
盘左、盘右各观测一次竖直角,然后取其平均值作为最后结果,可以消除指标差的影响。
§3.5& 经纬仪的检验与校正
从测角原理可知,经纬仪有以下四个轴线(见图3—20),即水准管轴(LL),竖轴(VV),望远镜视准轴
CC),横轴(HH)。此外望远镜还有十字丝。这些轴系应满足以下条件:
(1)水准管轴垂直于竖轴(LL⊥VV);
(2)望远镜视准轴垂直于横轴(CC⊥HH);
(3)横轴垂直于竖轴(HH⊥VV);
(4)十字丝纵丝垂直于横轴。
由于仪器长期在野外使用,其轴线关系可能被破坏,从而产生测量误差。因此,测量规范要求,正式作业前应对经纬仪进行检验。必要时需对调节部件加以校正,使之满足要求。DJ6型经纬仪应进行下述检验。
图3-20 经纬仪主要轴线
3.5.1& 照准部水准管轴垂直于竖轴的检验与校正
检验目的是使仪器满足照准部水准管轴垂直于仪器竖轴的几何条件。使仪器整平后,保证竖轴铅直,水平度盘保持水平。
(1)检验&&&
将仪器大致整平,转动照准部,使水准管平行于任一对脚螺旋。调节两脚螺旋,使水准管气泡居中。将照准部旋转180°,此时,若气泡仍然居中,则说明满足条件。若气泡偏离量超过一格,应进行校正。
如图3—21所示,若水准管轴与竖轴不垂直,之间误差角为。当水准管轴水平时竖轴倾斜,竖轴与铅垂线夹角为。当照准部旋转180°,如图3—21b,基座和竖轴位置不变,但气泡不居中,水准管轴与水平面夹角为2,这个夹角将反映在气泡中心偏离的格值。校正时,可用校正针调整水准管校正螺丝,使气泡退回偏移量的一半(即),见图3—21c,再调整脚螺旋使水准管气泡居中,如图3—21d。这时,水准管轴水平,竖轴处于竖直位置。这项工作要反复检验直到满足要求。
&&& (点击图片放大)
图3—21& 照准部水准管轴检校
3.5.2& 十字丝竖丝垂直于横轴的检验与校正
检验目的是使十字丝竖丝铅直,保证精确瞄准目标。用十字丝中点精确瞄准一个清晰目标点P,然后锁紧望远镜制动螺旋。慢慢转动望远镜微动螺旋,使望远镜上、下移动。如P点沿竖丝移动,则满足条件,否则需校正,见图3-22。
图3-22& 十字丝竖丝检验
其校正方法同水准仪校正。
3.5.3& 视准轴垂直于横轴的检验与校正
检验目的是当横轴水平时,望远镜绕横轴旋转,其视准面应是与横轴正交的铅垂面。若视准轴与横轴不垂直,望远镜将扫出一个圆锥面。当两轴不垂直,用该仪器测量同一铅垂面内不同高度的目标时,所测水平度盘读数与真实角值就不一样,从而产生测角误差。水平角测量时,对水平方向目标,正倒镜读数所求c即为这项误差。仪器检验常用四分之一法。如图3—23,在平坦地区选择距离60m的A、B两点。在其中点O安置经纬仪。A点设标志。B点横放一根刻有毫米分划的直尺。尺与OB垂直,并使A点、B尺和仪器的高度大致相同。盘左位置瞄准A点,固定照准部,纵转望远镜,在B尺上读数为。然后用盘右位置照准A点,再纵转望远镜,在B尺上读数为。若和重合,表示视准轴垂直于横轴,否则条件不满足。∠O=4c,为4倍照准差。由此算得:
&&& (点击图片放大)
图3-23& 视准轴检验
(a)盘左;(b)盘右
式中:D—O点到B尺之间的水平距离。
上式中以秒计。对于DJ6型经纬仪,当c>60″时必须校正。
在盘右位置,保持B尺不动,在B尺上定出点,使
便与横轴垂直。
1—压环螺丝;2—十字丝分划板;
3—十字丝校正螺丝;
4—分划板座;5—压环
& 图3-24& 十字丝分划板校正螺丝
用校正针拨十字丝校正螺旋(左、右),见图3-24,一松一紧,平移十字丝分划板,直到十字丝交点与点重合,最后旋紧螺丝。
3.5.4& 横轴垂直于竖轴的检验与校正
此项检验是保证当竖轴铅垂时,横轴应水平;否则,视准轴绕横轴旋转轨迹不是铅垂面,而是一个倾斜面。
检验时,在距墙30m处安置经纬仪,在盘左位置瞄准墙上一个明显高点P,见图3—25。要求仰角应大于30°。固定照准部,将望远镜大致放平。在墙上标出十字丝中点所对位置。再用盘右瞄准P点,同法在墙上标出点。若与重合,表示横轴垂直于竖轴。与不重合,则条件不满足,对水平角测量影响为角,可用下式计算:
&& &&&&&&(3—12)
以秒计。对于DJ6型经纬仪,若i>20″则需校正。
&& (2)& &校正
用望远镜瞄准、直线的中点,固定照准部。然后抬高望远镜使十字丝交点移到P′点。由于i角的影响,P′与P不重合。校正时应打开支架护盖,放松支架内的校正螺丝,使横轴一端升高或降低,直到十字丝交点对准P点。注意,由于经纬仪横轴密封在支架内,该项校正应由专业维修人员进行。
&&& (点击图片放大)
3.5.5& 竖盘指标差及其检验与校正
经纬仪由于长期使用及运输,会使望远镜视线水平、竖盘水准管气泡居中时,其指标不恰好在90°或270°,而与正确位置差一个小角度δ,称为竖盘指标差,见图3-26。
此时进行竖直角测量,盘左读数为90°+δ。正确的竖直角为:
&&&&&&&&&&&&&&
&&& (点击图片放大)
(a) 盘左位置;&&&&&&&&&&
(b)盘右位置
图3-26& 竖盘指标差
盘右时,正确的竖直角为:
将式(3-8)、式(3-9)代入式(3-13)、式(3-14)得:
将式中(3-15)、式(3-16)两式相加除以2,得:
此式与式(3-10)相同,而指标差可用下式求得:
指标差可用于检查观测质量。在同一测站上,观测不同目标时,DJ6型经纬仪指标差变化围为25″。此外,在精度要求不高或不便纵转望远镜时,可先测定指标差δ,在以后观测时只作正镜观测,求,按式(3—15)求竖直角。
& 指标差若超出±1′,应校正。
&(2)校正
&校正时,应用盘右位置照准原目标。转动竖盘指标水准管微动螺旋,使竖盘读数为正确值(),此时气泡不再居中,再用校正针拨动竖盘水准管校正螺丝,使气泡居中。这项工作应反复进行,直至δ值在规定范围之内。
3.5.6& 光学对点器的检验与校正
校正目的是使光学对点器的视准轴与仪器竖轴线重合。先架好仪器,整平后在仪器正下方地面上安置一块白色纸板。将光学对点器分划圈中心(或十字丝中心)投影到纸板上,见图3—27a,并绘制标志点P。然后将照准部旋转180°,如果P点仍在分划圈内表示条件满足,否则应校正。
在纸板上画出分划圈中心与P点之间连线中点P″。调节光学对点器校正螺钉,使P点移至P″点(图3-27b)
§3.6& 角度测量误差分析及注意事项
3.6.1& 角度测量误差源
角度测量误差来源有仪器误差、观测误差和外界环境造成的误差。研究这些误差是为了找出消除和减少这些误差的方法。
&& (1)仪器误差
&& 仪器误差包括仪器校正之后的残余误差及仪器加工不完善引起的误差。
&& ①视准轴误差是由视准轴不垂直于横轴引起的,对水平方向观测值的影响为2c。由于盘左、盘右观测时符号相反,故水平角测量时,可采用盘左、盘右取平均的方法加以消除。
&& ②横轴误差是由于支承横轴的支架有误差,造成横轴与竖轴不垂直。盘左、盘右观测时对水平角影响为角误差,并且方向相反。所以也可以采用盘左、盘右观测值取平均的方法消除。
&& ③竖轴倾斜误差是由于水准管轴不垂直于竖轴,以及竖轴水准管不居中引起的误差。这时,竖轴偏离竖直方向一个小角度,从而引起横轴倾斜及度盘倾斜,造成测角误差。这种误差与正、倒镜观测无关,并且随望远镜瞄准不同方向而变化,不能用正、倒镜取平均的方法消除。因此,测量前应严格检校仪器,观测时仔细整平,并始终保持照准部水准管气泡居中,气泡不可偏离一格。
&& ④度盘偏心差主要是度盘加工及安装不完善引起的。使照准部旋转中心与水平度盘圆心C不重合引起读数误差,见图3—28。若C和重合,瞄准A、B目标时正确读数、、、。若不重合,其读数为、、、。比正确读数变了、。从图中可见,在正、倒镜时,指标线在水平度盘上的读数具有对称性,而符号相反,因此,可用盘左、盘右读数取平均的方法予以减小。
⑤度盘刻划不均匀误差是由于仪器加工不完善引起的。这项误差一般很小。在高精度测量时,为了提高测角精度,可利用度盘位置变换手轮或复测扳手在各测回间变换度盘位置,减小这项误差的影响。
⑥竖盘指标差可以用盘左、盘右取平均的方法消除。
(2)观测误差
&& ①对中误差
&& 在测角时,若经纬仪对中有误差,将使仪器中心与测站点不在同一铅垂线上,造成测角误差。
&&& (点击图片放大)
图3—29& 仪器对中误差
如图3—29,O为测站点,A、B为目标点,O′为仪器中心在地面上的投影。OO′为偏心距,以e表示。则对中引起测角误差为:
&& &&&(3-18)
&&&& &&&&&&(3-19)
式中以秒计。从上式可见,对中误差的影响与偏心距成正比,与边长成反比。当=180°,=90°时,角值最大。当e=3mm, D1=D2=60m时,对中误差为:
&& 这项误差不能通过观测方法消除,所以测水平角时要仔细对中,在短边测量时更要严格对中。
&& ②目标偏心误差
目标偏心是由于标杆倾斜引起的。如标杆倾斜,又没有瞄准底部,则产生目标偏心误差,见图3—30,O为测站,A为地面目标点,AA′为标杆,杆长d,杆倾角。目标偏心差为:
目标偏斜对观测方向影响为:
从上式可见,目标偏心误差对水平方向影响与e成正比,与边长成反比。
为了减少这项误差,测角时标杆应竖直,并尽可能瞄准底部。
③照准误差
&& 测角时由人眼通过望远镜瞄准目标产生的误差称为照准误差。影响照准误差的因素很多,如望远镜放大倍数、人眼分辨率、十字丝的粗细、标志形状和大小、目标影像亮度、颜色等,通常以人眼最小分辨视角(60″)和望远镜放大率来衡量仪器的照准精度,为:
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
对于DJ6型经纬仪,ν=28, =±2.2″。
& ④读数误差
& 读数误差主要取决于仪器读数设备。对于采用分微尺读数系统的经纬仪,读数中误差为测微器最小分划值的1/10,即0.1′=6″。
(3)外界条件的影响
角度观测是在一定外界条件下进行的。外界环境对测角精度有直接影响,如大风、日晒、土质情况对仪器稳定性的影响及对气泡居中的影响,大气热辐射、大气折光对瞄准目标影响等。所以应选择微风多云,空气清晰度好,大气湍流不严重的条件下观测。
&3.6.2& 水平角观测注意事项
(1)仪器安置的高度应合适,脚架应踩实,中心螺旋拧紧,观测时手不扶脚架,转动照准部及使用各种螺旋时,用力要轻。
(2)若观测目标的高度相差较大,特别要注意仪器整平。
(3)对中要准确。测角精度要求越高,或边长越短,则对中要求越严格。
(4)观测时要消除视差,尽量用十字丝交点照准目标底部或桩上小钉。
(5)按观测顺序记录水平度盘读数,注意检查限差。发现错误,立即重测。
(6)水准管气泡应在观测前调好,一测回过程中不允许再调,如气泡偏离中心超过两格时,应再次整平重测该测回。
§3.7& 电子经纬仪
随着电子技术的发展,19世纪80年代出现了能自动显示、自动记录和自动传输数据的电子经纬仪。这种仪器的出现标志着测角工作向自动化迈出了新的一步。
电子经纬仪与光学经纬仪相比,外形结构相似,但测角和读数系统有很大的区别。电子经纬仪测角系统主要有以下三种:
编码度盘测角系统——是采用编码度盘及编码测微器的绝对式测角系统;
光栅度盘测角系统——是采用光栅度盘及莫尔干涉条纹技术的增量式读数系统;
动态测角系统——是采用计时测角度盘及光电动态扫描绝对式测角系统。
3.7.1& 电子经纬仪主要功能
图3—31是瑞士WILD厂生产的T2000电子经纬仪。该仪器测角精度为±0.5″。其竖直角测量采用硅油液体补偿器,可实现竖盘自动归零。补偿器工作范围为±10′,补偿精度为±0.1″。
仪器两侧都设有操纵面板,由键盘和三个显示器组成。键盘上有18个键。在三个显示器中,一个提示显示内容,两个显示数据。
仪器的测角模式有两种:一种是单次测量,精度较高;另一种是跟踪测量,它将随着经纬仪的转动自动测角。这种方式精度较低,适合于放样及跟踪活动目标。测角显示可以设置到0.1″、l″、10″或1′。
仪器内嵌有电池盒。充满后可用单次测角1500个。测量结果存储在仪器内,通过数据传输线传到计算机。
若将电子经纬仪与光电测距仪联机,即构成电子速测仪,或称电子全站仪(详见第4章)。
&&& (点击图片放大)
图3-31& 电子经纬仪
& l—目镜;2—望远镜制动、微动螺旋;3—水平制动、微动螺旋;
&&& 4—操纵面板;5—望远镜;6—瞄准器;
&&& 7—内嵌式电池盒;8—管水准器;9—轴座连接螺旋;
&&& 10—概略定向度盘;ll—脚螺旋
3.7.2& 电子经纬仪测角原理
由于目前电子经纬仪大部分是采用光栅度盘测角系统和动态测角系统,现介绍这两种测角原理。
&(1)光栅度盘测角原理
在光学玻璃上均匀地刻划出许多等间隔细线,即构成光栅。刻在直尺上用于直线测量,称为直线光栅。刻在圆盘上由圆心向外辐射的等角距光栅,称为经向光栅,用于角度测量,也称光栅度盘,见图3—32。
&&& (点击图片放大)
&(a)直线光栅&&&&&&&&&&&
(b)指示光栅&&&&&&&&&&
(c)径向光栅
&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&图3—32& 光栅
&光栅的基本参数是刻划线的密度和栅距。密度为一毫米内刻划线的条数。栅距为相邻两栅的间距。光栅宽度为d,缝隙宽度为b,栅距为d=a+b。
电子经纬仪是在光栅度盘的上、下对称位置分别安装光源和光电接收机。由于栅线不透光,而缝隙透光,则可将光栅盘是否透光的信号变为电信号。当光栅度盘移动时,光电接收管就可对通过的光栅数进行计数,从而得到角度值。这种靠累计计数而无绝对刻度数的读数系统称为增量式读数系统。
由此可见,光栅度盘的栅距就相当于光学度盘的分划,栅距越小,则角度分划值越小,即测角精度越高。例如在80mm直径的光栅度盘上,刻划有12500条细线(刻线密度为50条/mm),栅距分划值为1′44″。要想再提高测角精度,必须对其作进一步的细分。然而,这样小的栅距,再细分实属不易。所以,在光栅度盘测角系统中,采用了莫尔条纹技术进行测微。
所谓莫尔条纹,就是将两块密度相同的光栅重叠,并使它们的刻划线相互倾斜一个很小的角度,此时便会出现明暗相间的条纹,如图3—33所示,该条纹称为莫尔条纹。
&&& (点击图片放大)
图3—33& 光栅度盘测角原理
根据光学原理,莫尔条纹有如下特点:
①两光栅之间的倾角越小,条纹间距越宽,则相邻明条纹或暗条纹之间的距离越大。
②在垂直于光栅构成的平面方向上,条纹亮度按正弦规律周期性变化。
③当光栅在垂直于刻线的方向上移动时,条纹顺着刻线方向移动。光栅在水平方向上相对移动一条刻线,莫尔条纹则上下移动一周期,如图3—33a所示,即移动一个纹距。
&&& ④纹距与栅距d之间满足如下关系:
′&&& (3-24)
式中:′—3438′;
—两光栅(图3—33中的指示光栅和光栅度盘)之间的倾角。
例如,当=20′时,纹距=172d,即纹距比栅距放大了172倍。这样,就可以对纹距进一步细分,以达到提高测角精度的目的。
使用光栅度盘的电子经纬仪,如图3—33b所示,其指示光栅、发光管(光源)、光电转换器和接收二极管位置固定,而光栅度盘与经纬仪照准部一起转动。发光管发出的光信号通过莫尔条纹落到光电接收管上,度盘每转动一栅距(d),莫尔条纹就移动一个周期()。所以,当望远镜从一个方向转动到另一个方向时,流过光电管光信号的周期数,就是两方向间的光栅数。由于仪器中两光栅之间的夹角是已知的,所以通过自动数据处理,即可算得并显示两方向间的夹角。为了提高测角精度和角度分辨率,仪器工作时,在每个周期内再均匀地填充n个脉冲信号,计数器对脉冲计数,则相当于光栅刻划线的条数又增加了n倍,即角度分辨率就提高了n倍。
为了判别测角时照准部旋转的方向,采用光栅度盘的电子经纬仪其电子线路中还必须有判向电路和可逆计数器。判向电路用于判别照准时旋转的方向,若顺时针旋转时,则计数器累加;若逆时针旋转时,则计数器累减。
(2)动态测角原理
前述WILDT2000电子经纬仪采用的就是动态测角原理。该仪器的度盘仍为玻璃圆环,测角时,由微型马达带动而旋转。度盘分成1024个分划,每一分划由一对黑白条纹组成,白的透光,黑的不透光,相当于栅线和缝隙,其栅距设为,如图3—34所示。光阑固定在基座上,称固定光阑(也称光闸),相当于光学度盘的零分划。光阑在度盘内侧,随照准部转动,称活动光阑,相当于光学度盘的指标线。它们之间的夹角即为要测的角度值。因此这种方法称为绝对式测角系统。两种光阑距度盘中心远近不同,照准部旋转以瞄准不同目标时,彼此互不影响。为消除度盘偏心差,同名光阑按对径位置设置,共4个(两对),图中只绘出两个。竖直度盘的固定光阑指向天顶方向。
光阑上装有发光二极管和光电二极管,分别处于度盘上、下侧。发光二极管发射红外光线,通过光阑孔隙照到度盘上。当微型马达带动度盘旋转时,因度盘上明暗条纹而形成透光亮的不断变化,这些光信号被设置在度盘另一侧的光电二极管接收,转换成正弦波的电信号输出,用以测角。
&&& (点击图片放大)
测量角度,首先要测出各方向的方向值,有了方向值,角度也就可以得到。方向值表现为 与间的夹角,如图3—34所示。
设一对明暗条纹(即一个分划)相应的角值即栅距为。,其值为:
由图3—34可知,角度为n个整周期。和不足整周数的Δ分划值之和。它们分别由粗测和精测求得,即
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①粗测,求出的个数n
为进行粗测,度盘上设有特殊标志(标志分划),每90°一个,共4个。光阑对度盘扫描时,当某一标志被或中的一个首先识别后,脉冲计数器立即计数,当该标志达到另一光阑后,计数停止。由于脉冲波的频率是已知的,所以由脉冲数可以统计相应的时间。马达的转速是已知的,其相应于转角。所需的时间也就知道。将取整(即取其比值的整数部分,舍去小数部分)就得到,由于有4个标志,可得到、、、4个数,经微处理机比较,如无差异可确定n值,从而得到n。由于、识别标志的先后不同,所测角可以是,也可以是360°—,这可由角度处理器作出正确判断。
②精测,测算
如图3—34所示,当光阑对度盘扫描时,、各自输出正弦波电信号R和S,经过整形成方波,运用测相技术便可测出相位差。的数值是采用在此相位差里填充脉冲数计算的,由脉冲数和已知的脉冲频率(约1.72MHz)算得相应时间ΔT。因度盘上有1024个分划(栅格),度盘转动一周即输出1024个周期的方波,那么对应于每一个分划均可得到一个。若对应的周期为,所对应的时间为则有:
测量角度时,机内微处理器自动将整周度盘的1024个分划所测得的值,取平均值作为最后结果,即
粗测和精测信号送角度处理器处理并衔接成完整的角度(方向)值,送中央处理器,然后由液晶显示器显示或记录于数据终端。
动态测角直接测得的是时间T和△T,因此,微型马达的转速要均匀、稳定,这是十分重要的。}

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