測距的技術(shù)

如圖4-11所示，欲測定A、B兩點間的距離D，可在A點安置能發(fā)射和接收光波的光電測距儀，在B點設(shè)置反射棱鏡，光電測距儀發(fā)出的光束經(jīng)棱鏡反射后，又返回到測距儀。通過測定光波在AB之間傳播的時間t，根據(jù)光波在大氣中的傳播速度c，按下式計算距離D:



4-11



光電測距儀根據(jù)測定時間t的方式，分為直接測定時間的脈沖測距法和間接測定時間的相位測距法。高精度的測距儀，一般采用相位式。



相位式光電測距儀的測距原理是:由光源發(fā)出的光通過調(diào)制器后，成為光強隨高頻信號變化的調(diào)制光。通過測量調(diào)制光在待測距離上往返傳播的相位差φ來解算距離。



相位法測距相當(dāng)于用“光尺”代替鋼尺量距，而λ/2為光尺長度。



相位式測距儀中，相位計只能測出相位差的尾數(shù)ΔN，測不出整周期數(shù)N，因此對大于光尺的距離無法測定。為了擴大測程，應(yīng)選擇較長的光尺。為了解決擴大測程與保證精度的矛盾，短程測距儀上一般采用兩個調(diào)制頻率，即兩種光尺。例如:長光尺稱為粗尺f1=150kHz，λ1/2=1 000m，用于擴大測程，測定百米、十米和米；短光尺稱為精尺f2=15MHz，λ2/2=10m，用于保證精度，測定米、分米、厘米和毫米。







二、光電測距儀及其使用方法



1．儀器結(jié)構(gòu)



主機通過連接器安置在經(jīng)緯儀上部，經(jīng)緯儀可以是普通光學(xué)經(jīng)緯儀，也可以是電子經(jīng)緯儀。利用光軸調(diào)節(jié)螺旋，可使主機的發(fā)射——接受器光軸與經(jīng)緯儀視準(zhǔn)軸位于同一豎直面內(nèi)。另外，測距儀橫軸到經(jīng)緯儀橫軸的高度與覘牌中心到反射棱鏡高度一致，從而使經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)覘牌中心的視線與測距儀瞄準(zhǔn)反射棱鏡中心的視線保持平行，



配合主機測距的反射棱鏡，根據(jù)距離遠近，可選用單棱鏡1500m內(nèi)或三棱鏡2 500m內(nèi)，棱鏡安置在三腳架上，根據(jù)光學(xué)對中器和長水準(zhǔn)管進行對中整平。



2．儀器主要技術(shù)指標(biāo)及功能



短程紅外光電測距儀的最大測程為2 500m，測距精度可達±3mm+2×10-6×D其中D為所測距離；最小讀數(shù)為1 mm；儀器設(shè)有自動光強調(diào)節(jié)裝置，在復(fù)雜環(huán)境下測量時也可人工調(diào)節(jié)光強；可輸入溫度、氣壓和棱鏡常數(shù)自動對結(jié)果進行改正；可輸入垂直角自動計算出水平距離和高差；可通過距離預(yù)置進行定線放樣；若輸入測站坐標(biāo)和高程，可自動計算觀測點的坐標(biāo)和高程。測距方式有正常測量和跟蹤測量，其中正常測量所需時間為3s，還能顯示數(shù)次測量的平均值；跟蹤測量所需時間為0.8s，每隔一定時間間隔自動重復(fù)測距。



3．儀器操作與使用



1安置儀器 先在測站上安置好經(jīng)緯儀，對中、整平后，將測距儀主機安裝在經(jīng)緯儀支架上，用連接器固定螺絲鎖緊，將電池插入主機底部、扣緊。在目標(biāo)點安置反射棱鏡，對中、整平，并使鏡面朝向主機。



2觀測垂直角、氣溫和氣壓 用經(jīng)緯儀十字橫絲照準(zhǔn)覘板中心，測出垂直角α。同時，觀測和記錄溫度和氣壓計上的讀數(shù)。觀測垂直角、氣溫和氣壓，目的是對測距儀測量出的斜距進行傾斜改正、溫度改正和氣壓改正，以得到正確的水平距離。



3測距準(zhǔn)備 按電源開關(guān)鍵“PWR”開機，主機自檢并顯示原設(shè)定的溫度、氣壓和棱鏡常數(shù)值，自檢通過后將顯示“good”。



若修正原設(shè)定值，可按“TPC”鍵后輸入溫度、氣壓值或棱鏡常數(shù)一般通過“ENT”鍵和數(shù)字鍵逐個輸入。一般情況下，只要使用同一類的反光鏡，棱鏡常數(shù)不變，而溫度、氣壓每次觀測均可能不同，需要重新設(shè)定。



4距離測量 調(diào)節(jié)主機照準(zhǔn)軸水平調(diào)整手輪或經(jīng)緯儀水平微動螺旋和主機俯仰微動螺旋，使測距儀望遠鏡精確瞄準(zhǔn)棱鏡中心。在顯示“good”狀態(tài)下，精確瞄準(zhǔn)也可根據(jù)蜂鳴器聲音來判斷，信號越強聲音越大，上下左右微動測距儀，使蜂鳴器的聲音最大，便完成了精確瞄準(zhǔn)，出現(xiàn)“*”。



精確瞄準(zhǔn)后，按“MSR”鍵，主機將測定并顯示經(jīng)溫度、氣壓和棱鏡常數(shù)改正后的斜距。在測量中，若光速受擋或大氣抖動等，測量將暫被中斷，此時“*”消失，待光強正常后繼續(xù)自動測量；若光束中斷30秒，須光強恢復(fù)后，再按“MSR”鍵重測。



斜距到平距的改算，一般在現(xiàn)場用測距儀進行，方法是:按“V／H”鍵后輸入垂直角值，再按“SHV”鍵顯示水平距離。連續(xù)按“SHV”鍵可依次顯示斜距、平距和高差。







三、光電測距的注意事項



1氣象條件對光電測距影響較大，微風(fēng)的陰天是觀測的良好時機。



2測線應(yīng)盡量離開地面障礙物1.3m以上，避免通過發(fā)熱體和較寬水面的上空。



3測線應(yīng)避開強電磁場干擾的地方，例如測線不宜接近變壓器、高壓線等。



4鏡站的后面不應(yīng)有反光鏡和其他強光源等背景的干擾。



5要嚴(yán)防陽光及其他強光直射接收物鏡，避免光線經(jīng)鏡頭聚焦進入機內(nèi)，將部分元件燒壞，陽光下作業(yè)應(yīng)撐傘保護儀器。







四、全站儀簡介



在電子經(jīng)緯儀支架上可以加裝紅外測距儀，與電子手簿相結(jié)合，可組成全站儀，能同時顯示和記錄水平角、垂直角、水平距離、斜距、高差、點的坐標(biāo)數(shù)值等。大致測量過程如下:



1在測站點安置電子經(jīng)緯儀；在電子經(jīng)緯儀上連接安裝光電測距儀；在目標(biāo)點安置反光棱鏡。



2用電子經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)反光棱鏡的覘牌中心，操作鍵盤，在顯示屏上顯示水平角和垂直角。



3用光電測距儀瞄準(zhǔn)反光棱鏡中心，操作鍵盤，測量并輸入測量時的溫度、氣壓和棱鏡常數(shù)，然后置入天頂距即電子經(jīng)緯儀所測垂直角，即可顯示斜距、高差和水平距離。



4再輸入測站點到照準(zhǔn)點的坐標(biāo)方位角及測站點的坐標(biāo)和高程，即可顯示照準(zhǔn)點的坐標(biāo)和高程。



另外， 電子手簿中可儲存上述數(shù)據(jù)，最后輸入計算機進行數(shù)據(jù)處理和自動繪圖。近些年來，這種全站型電子速測儀已逐步被自動化程度更高、功能更強大的全站儀所取代。