全站仪测量技术ppt课件.ppt

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1、第二章全站仪的测量原理全站仪的主要结构包括：１、电子经纬仪测角；２、电子测距仪测距；３、电子补偿器自动补偿改正；４、电子计算机自动数据处理等。其中电子补偿器为电子测角提供改正参数，计算机数据处理是体现全站仪功能的核心。一、全站仪的测角原理20世纪40年代出现的光学经纬仪，采用光学玻璃度盘及成像系统，把度盘的对径位置分划线重合在同一影像平面上(对径重合读数)。60年代，随着近代光学、电子学的发展，出现了电子经纬仪等自动化测角仪器。光学经纬仪与电子经纬仪主要区别：在于两者的读数系统不同。１、光学经纬仪是按

2、照度盘上的分划线，用光学读数法读取角度值。２、电子经纬仪虽然仍采用度盘，但它采用光电扫描和电子元件进行自动读数和液晶显示。即从度盘上取得电信号，再将电信号转换为数字并显示角度值。光学读数光电扫描光学读数液晶显示电子测角的度盘主要有：１、编码度盘；２、光栅度盘；３、动态度盘。因此，电子测角也就有编码角、光栅测角、动态测角等形式。电子度盘的三种形式１、编码度盘的测角原理编码度盘进行测角是以二进制为基础，将光学度盘分成若干区域，每一区域用某一个二进制编码来表示。当照准方向确定以后，方向的投影落在度盘的某一区

3、域上并与某一个二进制编码相对应。通过发光二极管和接收二极管，将编码度盘上的二进制编码信息转换成电信号，再通过模拟数字转换，得到一个角度值。特点：１、每个方向单值对应一个编码出，不会由于停电或其他原因而改变这种对应关系。２、利用编码度盘，不需要基准数据即没有基准读数方向值的影响，就可以得出绝对方向值。因此也把这种测角方法称为绝对式编码盘。1－１纯二进制码盘如图所示，度盘一周为360°，如果分成两半，即可确定两种状态：0°~180°与180°～360°，换句话说，角度值的分辨率为180°。将光学度盘经过刻

4、上分划，造成透光与不透光两种状态，分别看作是二进制代码的逻辑“1”和“0”。纯二进制可以表示任何状态并由计算机来识别，二进制位数越多、所能表达的状态数也越多。如果角度值分辨率提到90°，首先必须把度盘分成四等份，然后再加上一圈，并以二进制规则刻制（见图）。用纯二进制码来代替这四种状态为：00，01，10，11。对应的角度分别为：0°~90°90°~180°180°~270°270°~360°２７０码道－度盘上的一圈称为一个编码轨道。分辨率－度盘上的最小分化值。为了提高角度值的分辨率，就必须增加度盘的等

5、份数和相应的编码道数。若编码道数为n，则整个编码度盘表示的状态数为：分辨率为：如度盘分成十六等份，即所能表示的状态数为S=16，要求的编码道数为n=4，分辨率为：δ=22.5°。从理论上说，为了达到足够的分辨率，可以再增加码道数和相应的刻线。但是从实际技术来看则很困难。主要有下列原因：（1）光电接收器件不可能无限小。（2）实际度盘的半径不可能很大。（一般度盘的直径小于l00mm）（３）有时会使测量出现大的粗差。（由于度盘刻制工艺上存在公差或光电接收管安置不严格）由此可见，要提高编码度盘的测角分辨率，就

6、必须采用角度测微技术。存在的问题：２－2.葛莱码盘葛莱码是使整个编码度盘的相邻状态只有一个编码道发生变化，所以亦称为循环码。克服用纯二进制编码度盘可能会出现较大的粗差这一缺点。为了计算角度值，必须通过转换电路将葛莱码，转换成相应的纯二进制数。１－3.矩阵码盘矩阵码是将编码度盘分成若干个区域，每一个区域上刻有相当于纯二进制编码或葛莱码的不同位数的编码轨道，利用若干个读数头取出按矩阵排列的电信号，经过矩阵编码器处理成纯二进制码。纯二进制码和葛莱码的一个编码轨道只能输出一位，而矩阵码的一个编码轨道可以输出若

7、干位。如第一码道有n1位，第二码道有n2位，……，最后一个码轨道有nk位，则其所能表示的总的状态为这样大大地减少了编码道数，从而有利于缩小度盘直径和提高角度分辨率。二、光栅度盘的测角原理1.光栅度盘光栅是指均匀刻有间隔很小，明暗相间的等宽度的分划线。若将分划线刻在光学玻璃度盘上，就构成了光栅度盘。在电子经纬仪的光栅度盘上刻的都是辐射状的直线，辐射中心通常与度盘的圆心重合，故也叫做中心辐射光栅度盘。在电子经纬仪中要实现测角，通常由两个光栅度盘构成，其中：一个为主光栅（全圆光栅度盘），另一个为指标光栅（局

8、部光栅度盘）。利用光栅度盘测量角度，就是要测定从起始方向到实际方向，指标光栅相对光栅度盘移动的光栅数，这种测角方法也称作增量式。增量式光栅度盘2－２.莫尔干涉条纹如图所示，两个间隔相同的光栅叠放在一起并错开很小的夹角，当它们相对移动时，可看到明暗相间的干涉条纹，称为莫尔干涉条纹，简称莫尔条纹。设是光栅度盘相对于固定光栅的移动量，是莫尔干涉条纹在径向的移动量，两光栅间的夹角为,则有关式：对于任意选定的Ｘ，　愈小，干涉条纹的径向移动量就愈大。可见莫尔干涉条纹