大地测量仪器学3课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,大地测量仪器学,第三章,读数设备,3,1,读数设备的构成与分类,一、读数设备的组成,仪器在观测过程中，照准用的望远镜带着与照准部固结在一起的指标，在水平度盘的轴套中旋转，,读数设备包括度盘和指标,，若要比较精确地测出不满度盘一格的小量,，需采用测微装置，为了缩小体积而又能提高精度，读数设备均采用放大或显微装置。,二、读数设备的分类,由于采用不同的测微装置，将读数设备分为：,机械的,：；,光学的,：,光学游标、显微估计器、显微带尺、光学测微器等,；,光学机械的,：,显微测微器,；,电子读数设备,：,如编码度盘、光栅度盘等,。,三、读数方法,大地测量仪器学,1,估读法,估读最小间隔的,1,10,。据实验所知，当最小间隔的宽度,d=1,0,1,5,毫米，指标线的宽度,b,为,0,10,0,15,毫米时，则估读的极限误差约为,d,10,，按眼睛的明视距离,(,一般取,250,毫米,),换算成用眼睛直接观测的极限角值,P,目,为：,P,目,=80,120,这和眼睛的分辨角,(60,120),相近似。采用估读法的读数设备有,显微估计器和带尺显微镜,两种。,2,平分法,使一条直线对称地处于另外两条直线的中央，称为平分法。,据试验，用眼睛直接平分的极限误差为,10,30,，采用平分法的读数设备，常见的有,单玻璃平板光学测微器,。,大地测量仪器学,3,符合法,使一条直线与另一条直线的延伸方向相符合，称为符合法。,据实验，用眼睛符合的极限误差为,8,15,。采用符合法的读数设备，有游标和符合读数系统的光学测微器,(,参见图,3-3),。,4,、电子读数装置,大地测量仪器学,玻璃度盘,：一般均用光学玻璃或优质的窗户玻璃制成，其形状如图,3-6,所示。这种度盘对玻璃的质量要求较高，透明度要好，内应力要小。对于加工度盘两平面的平直度和平行性均有严格的要求，表面光洁度要求很高，用放大,100,倍的显微镜检查，在分划部位不能有可察觉的条痕及魔点等。所以在维修过程中，要特别注意防止碰撞和擦伤度盘。,玻璃度盘在构造上又分,透射式和反射式,两种，前者光线可以直接透过度盘，如图,3-7,，后者刻线和度盘同时成为一反光镜面，如图,3-8,所示。为此，还需要在度盘的刻划面上镀镟反射层。,大地测量仪器学,二、度盘的刻制,度盘上格线的刻制方法有下述几种：,1,直刻法,将度盘放在圆刻度机上，用金钢石刻刀直接在度盘上刻划，然后对刻划进行填色。此法可以刻出较细的分划，一般约可达,2,3,微米。在这么细的刻划中填入涂料是很不容易的。即使刻线较粗，填入的涂料也是容易擦掉的，所以在清洁度盘时必须十分注意。此外，由于刻刀直接在度盘上刻，尤其是在玻璃度盘上刻，刀尖很容易磨损，造成度盘刻划粗细不匀，故此法现已很少采用。,大地测量仪器学,2,刻保护层腐蚀法,先在度盘上涂一层薄薄的蜡膜，然后放在圆刻度机上用刻刀刻划蜡膜，再用酸,(,银质度盘可用硝酸，玻璃度盘可用氢氟酸,),将刻线腐蚀出来，最后清洗并清除蜡膜，再对腐蚀的刻划填入涂料。但这种方法并没有解决刻线中涂料易擦掉的问题，例如，北京光学仪器厂在,1970,年前生产的“红旗,号”光学经纬仪的玻璃度盘，就是采用腐蚀着色的。,3,刻保护层镀铬法,用上述刻保护层的办法刻好的玻璃度盘，也可不用酸来腐蚀出刻线，而放在真空镀膜机内进行镀铬。由于铬粒子与玻璃的附着力极强，因而留在度盘上的分划线和注记就不易脱落。,大地测量仪器学,4,照相复制法,将待制的玻璃度盘涂满薄。薄一层感光膜，烘干后与底板,(,有分划线的母盘底片,),紧贴进行曝光，经显影和定影之后即成。为了保护感光胶层，在有分划线的胶层面上，一般胶有一圈保护玻璃。这种方法工艺简单、成本低、生产效率高，但是由感光形成的度盘分划线，日久后容易慢慢褪色，以致读数困难，所以已被照相镀铬法所取代。,5,照相镀铬法,照相的过程同上述一样，不过感光胶层不同。经显影后的度盘，只有分划线部分暴露在外，通过真空镀铬以后，再在硝酸中除去感光胶层，即可获得牢固的度盘分划线铬层。这种镀铬度盘，一般亦胶上一片保护玻璃圈。,目前我国生产的光学经纬仪，大都采用刻保护层真空镀铬或照相真空镀铬这两种方法。,大地测量仪器学,对于一定尺寸的玻璃平板，它的厚度,d,和玻璃折射率,n,均为一常量。例如，,K9,号玻璃,n=1,5163,，取,d=10mm,，则,式中，,i,角以度为单位。上式说明，,度盘格线的象在指标面上的移动量,h,是与玻璃平板的旋转角,i,成正比的。,但是，玻璃平板旋转角的本身，还没有告诉我们度盘格线的移动角值，因而还必须通过一种特殊的设备，把玻璃平板旋转角归化为度盘格线的移动角值。这种设备就是利用与玻璃平板连结在一起转动的测微尺,(,一般是一段圆弧，刻有,n,个分划,),。当度盘格线影象移动一整格时，测微尺移动了,n,格，于是，测微尺的格值,t,为,式中,V,为度盘最小格值。,例如，瑞士,WILD T1,经纬仪的度盘最小格值,t=1,，测微尺刻有,n=60,格，则测微尺格值,V=60,60=1,。,大地测量仪器学,图,3-10,大地测量仪器学,3,3,显微带尺测微器,一、显微估计器,显微估计器是利用显微镜成象的原理，将度盘的格线放大，同时在物镜成象平面处装一指标线,(,构造如图,3-12),，利用指标线可以估读至度盘格值的,1,10,。显微估计器的读数视场如图,3-13,所示，图中的读数为,9234,。,图,3-12,图,3-13,大地测量仪器学,显微估计器对度盘格线的放大，并没有很严格的要求，因此不存在行差的问题，故显微物镜组只要一组透镜就可以了。因此，它的构造较为简单，读数也简便，但精度不高。只在一些较为轻便的勘测经纬仪和某些带度盘的水准仪上可以见到。,显微估计器在结构和使用上，需要满足下列两项要求：,1,度盘格线应该成象在指标线平面上。所以显微物镜必须是可以调节的，一般利用伸缩的物镜筒进行对光。,2,指标线必须与度盘格线平行。这一点可以通过旋转显微镜镜筒,(,连同指标线,),来调整。,二、带尺显微镜,大地测量仪器学,带尺显微镜也称显微带尺或显微分划尺，这是在显微物镜的成象平面上用一带尺,(,也称分划尺,),代替显微估计器的单指标线。采用这种方法，在同一度盘直径的情况下，可以提高读数的精度。此外，为了满足对行差的调整，显微物镜组必须由两组透镜所组成。它的构造原理及读数视场如图,3-14,所示。,图,3-14,大地测量仪器学,带尺显微镜应满足下列条件：,1,带尺从,0,n,格的总宽度，应等于经显微物镜放大后的度盘格宽，而且度盘格线也应成象在带尺的平面上。亦即应无“行差”和“视差”。,2,带尺分划格线应与度盘分划格线平行，其相互位置应有部分重叠，以便于读数。,带尺显微镜的设计应使经显微镜放大后的度盘格线的粗细，最好为,0,1,0,15mm,左右，度盘格线的宽度，最好为,1,0,1,5mm,左右。过宽和过窄都会影响到读数精度。某些进口仪器由于达不到上述要求，给估读带尺格值的,1,10,带来一定的困难。,由于带尺显微镜的读数直观方便，又能保证一定的精度，读数设备的构造也比较简单，所以被广泛地应用于,J6,级以下的工程经纬仪上，如德国蔡司,Theo 030,型、意大利沙漠拉,T4150NE,型等。我国生产的,J6,级光学经纬仪，除北光厂的北京,DJ6-1,型以外，都是采用这种类型的结构。,大地测量仪器学,3,4,光学经纬仪读数设备的检验,由于读数设备直接影响仪器的精度，仪器上采用的读数设备，从设计到加工以及最后的装调质量，是否符合该等级仪器的精度要求，直接关系到成果精度的好坏。在,工程测量规范,中对测角仪器的检验，专有详细规定。有关度盘偏心差和照准部偏心差的检验，请参阅测量学相关章节内容。,大地测量仪器学,J2,经纬仪的检验,1,水平度盘对径分划线符合一次中误差的测定；,2,光学测微器隙动差的测定；,3,光学测微器行差的测定；,4,光学测微器分划误差的测定。,