《全站仪原理与应用》PPT课件

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1、全站仪原理与应用安徽水利水电职业技术学院建筑工程系主讲：朱林联系电话：13856936468全站仪的定义全站仪是由电子经纬仪、光电测距仪、电子补偿器和微型机及软件组合而成的智能型测量仪器。一.全站仪的测角原理电子测角的度盘主要有编码度盘、光栅度盘、动态度盘三种形式。因此，电子测角也就有编码测角、光栅测角和动态测角三种形式。1.编码度盘利用编码度盘进行测角是电子经纬仪中采用最早、较为普遍的电子测角方法。这种测角方法称为绝对式测角方法。2.光栅度盘另一种广泛使用的测角方法是用光栅度盘。由于这种方法比较

2、容易实现，所以被广泛采用。这种测角方法也称为增量式测角方法。3.动态度盘为了提高测角精度，必须通过适当的角度测微技术来提高测角分辨率。其主要技术是在测角时仪器的度盘分别绕竖轴和横轴恒速旋转，因此称为动态式测角方法。动态测角的精度可达±0.5″。二．全站仪的测距原理随着各种光源的相继问世，以激光、红外光和其它光源为载波的光电测距仪和以微波为载波的微波测距仪，通称为电磁波测距仪，简称测距仪（EDM）。以微波和激光为载波的测距仪多属于长程测距，测程可达到60km，一般用于大地测量，而以红外光为载波的测距

3、仪属于中、短程测距仪，测程一般为15km，用于小地区控制测量、地形测量、地籍测量和工程测量。1.光电测距仪的基本原理如图1所示，光电测距仪是通过测量光波在待测距离D上往、返传播一次所需要的时间t2D，依式（1）来计算待测距离D。图1光电测距原理图式中，c为光在真空中的传播速度即c=299792458m/s±1.2m/s。但测量工作都是在大气中进行的，这就要求我们在光电测距作业中，必须实时测定现场的大气温度和气压，并对所测距离施加气象改正。根据测量光波在待测距离D上往、返一次传播时间t2D方法的不同

4、，光电测距仪可分为脉冲式和相位式两种。2.脉冲式光电测距仪脉冲式光电测距仪是将发射的光波调制成一定频率的尖脉冲，通过测量发射的尖脉冲在待测距离上往返传播的时间来计算距离，如图2所示。在尖脉冲光波离开测距仪发射镜的瞬间，触发打开电子门，此时，时钟脉冲进入电子门填充，计数器开始计数。在仪器接收镜接收到由棱镜反射回来的尖脉冲光波的瞬间，关闭电子门，计数器停止计数。设时钟脉冲的振荡频率为f0，周期为T0=1/f0，计数器计得的时钟脉冲个数为q，则图2脉冲测距原理图3.相位式光电测距仪相位式光电测距仪是将发

5、射光波调制成正弦波的形式，通过测量连续的调制信号在待测距离上往返传播的相位变化来间接测定传播时间，从而求得被测距离三．全站仪的补偿器原理全站仪补偿器是测量仪器由光学型转向光电型后出现的一种全新的误差改正器件，用传统的光学经纬仪的思路来理解全站仪是不对的，只有对补偿器的基本原理有了一定的认识，才能在实践中更好地使用全站仪，以便提高测量精度和减少劳动强度。1.补偿器的目的和作用在测量工作中，有许多方面的因素影响着测量的精度，其中仪器的三轴误差是诸多误差源中最重要的因素。为了减少测量误差，人们经常采用盘

6、左、盘右观测求平均值的方法，但这个过程比较麻烦，需要多花费一些时间，且容易导致操作上的错误。在许多应用工程中，测量精度的要求相对较低，如在一般建筑施工测量中，单镜位观测就够满足精度要求。因此，补偿器的目的就是为了减少仪器的三轴误差对观测数据的影响。补偿器的作用就是通过检测仪器垂直轴倾斜在x轴和y轴上的分量信息，自动地对测量值进行改正，从而提高采集数据的精度。2.补偿器的工作原理补偿器是全站仪的一个重要部分。按工作原理可划分为摆式补偿器和液体补偿器；按补偿范围可划分为单轴补偿器、双轴补偿器和三轴补偿

7、器。（1）单轴补偿器在电子经纬仪上一般采用单轴补偿，它只能自动改正由于竖轴倾斜误差对竖直度盘读数的影响。（2）双轴补偿器双轴补偿器是当仪器竖轴倾斜时，它只能自动改正由于竖轴倾斜误差对竖直度盘和水平度盘读数的影响。目前，绝大部分具有双轴补偿的仪器均采用液体补偿器。（3）三轴补偿器三轴补偿器不仅能自动补偿竖轴倾斜误差引起的竖直度盘和水平度盘的读数误差，而且还能补偿由于横轴倾斜误差和视准轴误差引起的水平度盘读数的影响。3.在使用全站仪补偿器的补偿功能时应注意（1）在使用全站仪时，当水平方向制动螺旋制动，

8、垂直方向转动望远镜时，水平度盘读数会不断地变化，这正是全站仪自动补偿改正的结果。单轴补偿只能对垂直度盘读数进行改正，没有改正水平度盘读数的功能。即照准部水平方向固定，上下转动望远镜时水平角度读数不会变化。（2）双轴补偿只能改正由于垂直轴倾斜误差对垂直度盘和水平度盘读数的影响。当照准部水平方向固定，上下转动望远镜时水平角度读数会发生变化。（3）全站仪补偿器的补偿功能提供了3种选择模式，即【双轴】、【单轴】、【关】。选择【单轴】即只对垂直度盘读数进行；选择【双轴】即对水平和垂直度盘读均