结构分析
折叠概述
全站仪几乎可以用在所有的测量领域。电子全站仪由电源部分、测角系统、测距系统、数据处理部分、通讯接口、及显示屏、键盘等组成。
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同电子经纬仪、光学经纬仪相比,全站仪增加了许多特殊部件,因此而使得全站仪具有比其它测角、测距仪器更多的功能,使用也更方便。这些特殊部件构成了全站仪在结构方面树一帜的特点。
折叠同轴望远镜
全站仪的望远镜实现了视准轴、测距光波的发射、接收光轴同轴化。同轴化的基本原理是:在望远物镜与调焦透镜间设置分光棱镜系统,通过该系统实现望远镜的多功能,即既可瞄准目标,使之成像于十字丝分划板,进行角度测量。同时其测距部分的外光路系统又能使测距部分的光敏二极管发射的调制红外光在经物镜射向反光棱镜后,经同一路径反射回来,再经分光棱镜作用使回光被光电二极管接收;为测距需要在仪器内部另设一内光路系统,通过分光棱镜系统中的光导纤维将由光敏二极管发射的调制红外光传也送给光电二极管接收 ,进行而由内、外光路调制光的相位差间接计算光的传播时间,计算实测距离。
同轴性使得望远镜一次瞄准即可实现同时测定水平角、垂直角和斜距等全部基本测量要素的测定功能。加之全站仪强大、便捷的数据处理功能,使全站仪使用极其方便。
折叠双轴自动补偿
在仪器的检验校正中已介绍了双轴自动补偿原理,作业时若全站仪纵轴倾斜,会引起角度观测的误差,盘左、盘右观测值取中不能使之抵消。而全站仪特有的双轴(或单轴)倾斜自动补偿系统,可对纵轴的倾斜进行监测,并在度盘读数中对因纵轴倾斜造成的测角误差自动加以改正(某些全站仪纵轴大倾斜可允许至±6′)。,也可通过将由竖轴倾斜引起的角度误差,由微处理器自动按竖轴倾斜改正计算式计算,并加入度盘读数中加以改正,使度盘显示读数为正确值,即所谓纵轴倾斜自动补偿。
双轴自动补偿的所采用的构造(现有水平,包括Topcon,Trimble):使用一水泡(该水泡不是从外部可以看到的,与检验校正中所描述的不是一个水泡)来标定水平面,该水泡是中间填充液体,两端是气体。在水泡的上部两侧各放置一发光二极管,而在水泡的下部两侧各放置一光电管,用一接收发光二极管透过水泡发出的光。而后,通过运算电路比较两二极管获得的光的强度。当在初始位置,即水平时,将运算值置零。当作业中全站仪器倾斜时,运算电路实时计算出光强的差值,从而换算成倾斜的位移,将此信息传达给控制系统,以决定自动补偿的值。自动补偿的方式初由微处理器计算后修正输出外,还有一种方式即通过步进马达驱动微型丝杆,把此轴方向上的偏移进行补正,从而使轴时刻水平。
折叠键盘
键盘是全站仪在测量时输入操作指令或数据的硬件,全站型仪器的键盘和显示屏均为双面式,便于正、倒镜作业时操作。
折叠存储器
全站仪存储器的作用是将实时采集的测量数据存储起来,再根据需要传送到其它设备如计算机等中,供进一步的处理或利用,全站仪的存储器有内存储器和存储卡两种。
全站仪内存储器相当于计算机的内存(RAM),存储卡是一种外存储媒体,又称PC卡,作用相当于计算机的磁盘。
折叠通讯接口
全站仪可以通过RS-232C通讯接口和通讯电缆将内存中存储的数据输入计算机,或将计算机中的数据和信息经通讯电缆传输给全站仪,实现双向信息传输。
折叠编辑本段使用方法
全站仪具有角度测量、距离(斜距、平距、高差)测量、三维坐标测量、导线测量、交会测量和放样测量等多种用途。内置软件后,功能还可进一步拓展。
全站仪的基本操作与使用方法 :
折叠水平角测量
(1)按角度测量键,使全站仪处于角度测量模式,照准个目标A。
(2)设置A方向的水平度盘读数为0°00′00〃。
(3)照准第二个目标B,此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角。
折叠距离测量
(1)设置棱镜常数
测距前须将棱镜常数输入仪器中,仪器会自动对所测距离进行改正。
(2)设置大气改正值或气温、气压值
光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化,15℃和760mmHg是仪器设置的一个标准值,此时的大气改正为0ppm。实测时,可输入温度和气压值,全站仪会自动计算大气改正值(也可直接输入大气改正值),并对测距结果进行改正。
(3)量仪器高、棱镜高并输入全站仪。
(4)距离测量
照准目标棱镜中心,按测距键,距离测量开始,测距完成时显示斜距、平距、高差。
全站仪的测距模式有精测模式、跟踪模式、粗测模式三种。精测模式是常用的测距模式,测量时间约2.5S,小显示单位1mm;跟踪模式,常用于跟踪移动目标或放样时连续测距,小显示一般为1cm,每次测距时间约0.3S;粗测模式,测量时间约0.7S,小显示单位1cm或1mm。在距离测量或坐标测量时,可按测距模式(MODE)键选择不同
全站仪仪器的盘左和盘右,实际上沿用老式光学经纬仪的称谓。是根据竖盘相对观测人员所处的位置而言的,观测时当竖盘在观测人员的左侧时称为盘左,反之称为盘右。相对盘左和盘右而言也有称为正镜和倒镜,以及F1(FACE1)面和F2(FACE2)面的。
对于测量来讲,若正、反(盘左、盘右)测量后,通过测量方法有可消除某些人为误差以及固定误差的作用。对于可定义盘左和盘右称谓的仪器而言,给用户增加了应用仪器的可选操作界面,对测量作业和测量结果没有影响。
另外,对于靠角度确认盘左和盘右可能存在某些错觉,例如某些连接陀螺仪的全站仪或者经纬仪,在确定盘左和盘右时显示的不一定是对应。就是说相对180度角度数值而已往小向转不一定是盘左。反正,用户记住两者的差值即可。仪器也是自动求算的,对工程测量结果没有影响。
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检验
(1)照准部水准轴应垂直于竖轴的检验和校正检验时先将仪器大致整平,转动照准部使其水准管与任意两个脚螺旋的连线平行,调整脚螺旋使气泡居中,然后将照准部旋转180度,若气泡仍然居中则说明条件满足,否则应进行校正。
校正的目的是使水准管轴垂直于竖轴.即用校正针拨动水准管一端的校正螺钉,使气泡向正中间位置退回一半.为使竖轴竖直,再用脚螺旋使气泡居中即可.此项检验与校正反复进行,直到满足条件为止。
(2)十字丝竖丝应垂直于横轴的检验和校正
检验时用十字丝竖丝瞄准一清晰小点,使望远镜绕横轴上下转动,如果小点始终在竖丝上移动则条件满足.否则需要进行校正.
校正时松开四个压环螺钉(装有十字丝环的目镜用压环和四个压环螺钉与望远镜筒相连接。转动目镜筒使小点始终在十字丝竖丝上移动,校好后将压环螺钉旋紧。
(3)视准轴应垂直于横轴的检验和校正选择一水平位置的目标,盘左盘右观测之,取它们的读数(顾及常数180度)即得两倍的c(c=1/2(ɑ左-ɑ右)
(4)横轴应垂直于竖轴的检验和校正选择较高墙壁近处安置仪器。以盘左位置瞄准墙壁高处一点p(仰角好大于30度),放平望远镜在墙上定出一点m1。倒转望远镜,盘右再瞄准p点,又放平望远镜在墙上定出另一点m2。如果m1与m2重合,则条件满足,否则需要校正。校正时,瞄准m1、 m2 的中点m,固定照准部,向上转动望远镜,此时十字丝交点将不对准p点。抬高或降低横轴的一端,使十字丝的交点对准p点。此项检验也要反复进行,直到条件满足为止。以上四项检验校正,以一、三、四项为重要,在观测期间好经常进行。每项检验完毕后旋紧有关的校正螺钉。
折叠编辑本段前景
随着计算机技术的不断发展与应用以及用户的特殊要求与其它工业技术的应用,全站仪出现了一个新的发展时期,出现了带内存、防水型、防爆型、电脑型等等的全站仪。
目前,世界上的全站仪:测角精度(一测回方向标准偏差)0.52,测距精度 1mm+1ppm。利用ATR功能,白天和黑夜(无需照明)都可以工作。全站仪已经达到令人不可致信的角度和距离测量精度,既可人工操作也可自动操作,既可远距离遥控运行也可在机载应用程序控制下使用,可使用在精密工程测量、变形监测、几乎是无容许限差的机械引导控制等应用领域。
全站仪这一常规的测量仪器将越来越满足各项测绘工作的需求,发挥更大的作用。
搜索发现
世通仪器检测中心,全国有多个实验室(广东,江苏,陕西,河南,重庆,四川,福建等等)均可上门检测,可加急出证书,欢迎来电咨询!
光在真空(因为在空气中与在真空中的传播速度差不多,所以一般用在空气的传播速度)中的速度与光在该材料中的速度之比率。材料的折射率越高,使入射光发生折射的能力越强。折射率越高,镜片越薄,即镜片中心厚度相同,相同度数同种材料,折射率高的比折射率低的镜片边缘更薄。折射率与介质的电磁性质密切相关。根据电磁理论,εr和μr分别为介质的相对电容率和相对磁导率。折射率还与波长有关,称色散现象。光由相对光密介质射向相对光疏介质。且入射角大于临界角,即可发生全反射。
基本介绍
光在空气中的速度与光在该材料中的速度之比率。材料的折射率越高,使入射光发生折射的能力越强。
折射率越高,镜片越薄,即镜片中心厚度相同,相同度数同种材料,折射率高的比折射率低的镜片边缘更薄。
折射率与介质的电磁性质密切相关。[折射率]
折射率
折射率
光从真空射入介质发生折射时,入射角γ的正弦值与折射角β正弦值的比值(sinγ/sinβ)叫做介质的“折射率”,简称“折射率”。它表示光在介质中传播时,介质对光的一种特征。
折射率与波长的关系
同一单色光在不同介质中传播,频率不变而波长不同。以λ表示光在真空中的波长,n表示介质的折射率,则光在介质中的波长λ'为
λ'=λ/n
折叠折射率
n=sinr/sinβ
设光在某种媒质中的速度为v,由于真空中的光速为c,所以这种媒质的折射率公式:
n=c/v
由于光在真空中传播的速度大,故其它媒质的折射率都大于1。同一媒质对不同波长的光,具有不同的折射率;在对可见光为透明的媒质内,折射率常随波长的减小而增大,即红光的折射率小,紫光的折射率大。通常所说某物体的折射率数值多少(例如水为1.33,水晶为1.55,金刚石为2.42,玻璃按成分不同而为1.5~1.9),是指对钠黄光(波长5893×10^-10米)而言。
折叠相对折射率
光从介质1射入介质2发生折射时,入射角θ1与折射角θ2的正弦之比n21叫做介质2相对介质1的折射率,即“相对折射率”。因此,“折射率”可以看作介质相对真空的折射率。它是表示在两种(各向同性)介质中光速比值的物理量。
相对折射率公式:n21=sinθ1/sinθ2=n2/n1=v1/v2
折射率
折射率
光学介质的一个基本参量。即光在真空中的速度c与在介质中的相速v之比
真空的折射率等于1,两种介质的折射率之比称为相对折射率。例如,介质的折射率为n1,第二介质的折射率为n2,则n21=n2/n1称为第二介质对介质的相对折射率。某介质的折射率也是该介质对真空的相对折射率。于是折射定律可写成如下形式
n1sinθi=n2sinθt
折叠影响折射率的因素
两种介质进行比较时,折射率较大的称光密介质,折射率较小的称光疏介质。
折射率
折射率
折射率与介质的电磁性质密切相关。根据电磁理论,,εr和μr分别为介质的相对电容率和相对磁导率。折射率还与波长有关,称色散现象。手册中提供的折射率数据是对某一特定波长而言的(通常是对钠黄光,波长为5893埃)。气体折射率还与温度和压强有关。空气折射率对各种波长的光都非常接近于1,例如空气在20℃,760毫米汞高时的折射率为1.00027。在工程光学中常把空气折射率当作1,而其他介质的折射率就是对空气的相对折射率。
实验测定
介质的折射率通常由实验测定,有多种测量方法。对固体介质,常用小偏向角法或自准直法,或通过迈克尔逊干涉仪利用等厚干涉的原理测出;液体介质常用临界角法(阿贝折射仪);气体介质则用精密度更高的干涉法(瑞利干涉仪)。
折叠编辑本段测量方法
折叠偏向角法
对于一个顶角为θ、折射率为n待测的棱镜,将它放在空气中(n1=n2=1)。当棱镜表面的入射
折射率
折射率
角i1等于在第二表面的折射角折射率测量时,偏向角达到小值δmin,则(2)
用测角仪测定 δmin(图1)和θ,便可算出n。
用精度不低
折射率
折射率
于1角秒的大型精密测角仪,采用小偏向角法测定固体光学材料的折射率,可获得±5×10-6的测量精度,是各种测量方法中精度较高的一种。
折叠自准直法
在测角仪上也可采用自准直法测量材料的折射率。如图2所
折射率
折射率
示,光线在棱镜前表面的入射角为i,如果折射光线OC刚好垂直于棱镜后表面BD,则反射后的光路COS与入射光路SOC重合,称为自准直光路。由图2所示几何关系知道,此时光线在前表面的折射角i┡与棱镜顶角θ 相等,因此根据折射定律
n=sini/sinθ,
测出i和θ,即可求得n。
在测角仪上通过观察和调整来建立小偏向角光路或者自准直光路,不仅麻烦,且有主观误差,近年来,中国在数字式测角仪的基础上研制了全自动折射仪,在这种仪器上用小偏向角法或自准直法测折射率时能自动寻的,测量结果也能自动处理。测定波长范围可扩展到紫外和红外(0.2~15微米)。
折射率
折射率
临界角法 具有代表性的仪器是阿贝折射仪。 图3表示折射率 n待测的液体试样涂布在该仪器两块棱镜的接触面间(测固体试样时不需要进光棱镜)。 标准棱镜本身的折射率已知为 n0,在n0>n的条件下,光线折射进入标准棱镜。光线入射角不会超过90°,由折射定律知道折射角不会超
过 90°。
因此在仪器视场中看到与imax折射率测量对应的明暗分界线,根据明暗分界线位置的变化便可确定 n
折射率
折射率
值。假如光线逆行,则imax折射率测量正好是发生全反射的临界角,因此称为临界角法。
阿贝折射仪的光学系统见图4。在度盘上根据有关公式标出一系列n值,当分划板的叉丝中心对准明暗分界线时,可直接由度盘读出被测试样的n值,使用很方便。阿米奇棱镜用来消除分界线上的色散现象,因此,虽然采用白光而不用单色光源,仍能得到无色而清晰的明暗分界线。阿贝折射仪的折射率测量范围为1.3~1.7,精度Δn=±3×10-4。
成都大邑全站仪检测第三方校准机构
更新时间:2024-03-30 02:44:54