精密光学经纬仪和水平角观测

第三章精密光学经纬仪和水平角度观测， 介绍了3.1精密光学经纬仪的基本结构3.2双平行玻璃光学测微仪结构和测微原理3.3双楔形光学测微仪结构和测微原理3.4垂直圆盘指数自动零点修正原理3.5 theodolite的准直轴误差和水平轴倾斜误差3.6 theodolite的垂直轴倾斜误差3.7影响精密测角误差的3.8方法观测方法3.9组方向观测方法3.10偏心观测方法【本章摘要】，【本章摘要】在工程控制测量和精密工程测量中，角度测量主要使用精密光学经纬仪。 精密光学经纬仪根据准确度水平的高低，我国光学经纬仪的系列分为J07、J1、J2、J6等。本章主要介绍了精密光学经纬仪的基本配置和仪器检查，介绍了使用精密光学经纬仪完成一个桩号处的水平角度观测，获得精确观测的方法和桩号调整。3.1精密光学经纬仪的基本结构，精密光学经纬仪的基本结构主要由瞄准部、垂直轴系统和底座组成，精度等级的高度：分为J07、J1、J2、J6等。j是theodolite汉语拼音的首字母，其数字表示仪表的准确性指数，即验证时水平方向上第一次测量的中间误差。3轴：准直轴，水平轴，垂直轴，3.1.1望远镜1。内部双光。利用等效物镜焦距f短复合物镜焦距获得等效物镜焦距f的较大值。准轴：等效物镜光心和斜线中心之间的连接摇晃-视差盲点4.6m(T3)平均侧长度大于3KM的三角形，如每个对象和桩号。距离1公里在一次通过观测中，每个目标不再聚焦，这不影响瞄准精度。(3-3)2。放大倍数v望远镜识别角度3。物镜直径，3.1.2级1。色阶精确度主要是由色阶格点值测量。2灵敏度3.1.3垂直轴圆柱球轴承轴或半运动圆柱轴。3.1.4度圆盘长周期错误，短周期错误，3.1.4光学经纬仪读数J2光学经纬仪直径读数规则：转动微手轮使度盘完全匹配，找到具有1读取，以下三个条件的分界点：正向反转180度差；像在左边一样，像在右边一样；郑站上的大直径(度)位于最近的地方，以正常的分线为基准，阅读正确的度数。读2 10分，将相应分之间夹的晶格数乘以图版分的一半(J2的10分)，得到10分。T3读取点，将相应虚线之间的单元数乘以圆环(T3的2点)的一半。从3微米(磁盘)读取位的分数和时间(秒)。T3，微磁盘上添加了两次读数，。j 2174003/02.7/42o57/39.0/，t 2285051/55.0/94022/44.0/，0101299025/47下图显示了当灯光不垂直于平行玻璃板时，光线产生的转换量为，表示式中的：d为平行玻璃发出的厚度。I是入射光和入射面法线的相交角度。n是光学玻璃的折射系数。双平行玻璃板光学测微仪是根据这些光学原理制作的。在双平行玻璃板光学微计中，如果两个平行玻璃板沿相反方向倾斜，则通过两个平行玻璃板的划线a和a(a-180)的图像相互相对移动，使读数显微镜中俯仰a和(a 180)的图像上下耦合时，分界线移动相交线之间角度距离的一半。移动量可以从光学测微器读数窗口的测微器分割板中读取。要进行微测量，必须使光学测微分路器的旋转与两个平行玻璃板的倾斜行为同步。在1表达式中，d、n和都是常量，因此射线的转换量随入射I角的变化而变化。也就是说，光线的转换量可以通过入射角来测量。下图是双平行玻璃板光学测微仪的基本结构。两个平行玻璃面板2a和2b分别由4a和4b在相反方向上具有相同的倾斜量，框架臂下平行玻璃摆动轴3a和3b固定，框架臂上有圆柱销5a和5b插入人金属盘8的曲线槽7，该曲线是阿基米德螺旋，极坐标方程表示直径r和极角之间的比例。2光学微米行差(1)行差的定义和行差修正数的计算差速器从零点移动到最后一分点，即差速器转动单元时，图板分线必须精确移动到半分点，这是能够精确测量微米中小于最小分值一半的端数的重要条件。差分光斑的晶格值为1，度的晶格值为I，也就是说，对于T3光学theodolite，=60，并且i=4 ，因此微分光斑的每个大晶格的晶格值为=2 。但上述条件往往不能严格满足。如果读数显微镜物镜光学球体的位置不正确，读数显微镜的中间晶格宽度不能正确放大，宽度太大或宽度太小，图版分割线转换半分点时象限不正确旋转，并且n(n n)和N的差值以光学微米行差，r表示，行差r表示，则行差r是未分化板的理论晶格数和实际测量单位数N 如果n ，则为正值。通过度盘划线成像光路，也可以看出，如果光盘直径180的划线成像光路径不相同，并且读取显微镜物镜灯组的位置不正确，也可以看到光盘从直径的两端放大到不同的比例，在路径两端放大的光栅宽度不相等。因此，由于线差r是总微分笔划的误差，因此线差、和、或、的不同行差、光学微米行差公式、行差修正数字计算T3光学经纬仪=60 greater如图4所示，测量、和的具体步骤如下：将象限放在图4，0分点附近，转动瞄准点，将分点与(A 180)对齐，使用微螺旋精确地连接分点A和(A 180)。此时，象限a为a，读数a非常接近零点。请参见图4(a)。为了精确接合分点(A 180)和(A-i)，转动微型螺旋，分点(a-I)读取为b。此时，微分轮已移动到最终分点附近，读数b应位于分点附近。显然，微分圆盘实际旋转晶格数=(b-a)。如图4(b)中所示，您可以看到按分数A和(A-i)之间的半分位测量的实际单元数。精确接合、虚线(A 180)和(a-I)时。分划a和(a 180-I)基本上是结合的，微螺旋稍微转动，使分点a和(a 180-I)正确结合，分点a读为c，c读数也接近最后一分点，(c-a)也是分点转换半分点微分如图4(c)所示，您可以看到按分分(A 180)和(a 180-I)之间的半分位测量的实际单元数。T3光学经纬仪，样式的微米晶格值=2 ，微分圆盘上的理论晶格数=60大晶格。如有必要，为了减少读取值的偶然误差和图版分点误差对行差的影响，使用光学微米行差测量、在每个位置测量的行差结果的中间数和平均值，光学微米行差光学磁盘到路径分割通过不同的光学路径在“度读数窗口”中成像。 相机的偏心差和相机旋转轴的晃动可能会影响导线量的逆相线差，根据国家规范，行车r和行车数对于J1型正方形机必须小于1，对于J2型正方形机必须小于2，如果超过上述规定，则应将行车纠正数应用于观测结果，行车纠正数计算为(8)。3.3双楔形光学测微仪的结构和测微原理，中国南京1002厂生产的J07精密光学经纬仪和苏州第一光学仪器厂生产的J2光学经纬仪和德国宙斯工厂生产的010光学经纬仪都使用双楔形光学测微仪。这些测微仪主要由楔形和差动标尺组成。如下图5(a)所示，偏角g的大小可以通过与楔形和楔形材料的折射率n相关的几何光学来折射光。如果在读取光路上设置固定楔和活动楔，则在光通过固定楔折射和通过活动可移动楔的情况下转换光，转换表示为，如果n为常数，则转换量确定为基于固定楔的活动楔的移动量l。如图5，如上图5(b)所示，在光线进入微米之前，虚线a和(a 180)没有结合，两点间隔为2 ，光线进入微米时，两对楔形(双楔形)起作用，分点a和(a 180)相互反转显然，“平移量”与活动楔体相对于固定楔体的移动量l成正比。由微螺旋驱动的与活动楔形连接的差动标尺，如图5(c)所示。因此，小于图板最小晶格值一半的尾部可以用测量微分标尺的晶格数来测量。苏州第一光学仪器厂生产的J2类型和Zeiss010光学theodolite也是磁盘的最小晶格值为20 ，因此小于度盘晶格值一半的最大尾部数为10 ，与差分标尺的600栅格相对应的象限的最小晶格值为1 。与双平行玻璃板光学微计一样，读取光路上的折射跟随棱镜，它起到了修改直径边缘的作用，以便于判断直径的分割线连接质量，从而提高读取精度。根据这一光学原理，可以用于制作双楔形光学微表，测量小于光盘最小晶格值一半的尾数。3.4垂直盘指示器的自动零校正原理在仪器的垂直轴上有剩余的倾斜，因此，为了克服垂直盘读数错误，必须将垂直盘读数指针安装在可以围绕水平轴旋转的指示器的架子上。垂直圆盘指示器可以是水平或垂直的，它位于正确的位置(水平或垂直)。近年来，中国表示，在J2型光学经纬仪的集成设计中，垂直圆盘的读数将自动补偿，而不是具有垂直轴剩余斜率的垂直圆盘指数水平。这可以减少观察时的操作步骤，并防止某些系统错误的影响。光学补偿器可以使用不同的光学元件，现在介绍了在垂直光盘读出系统的图像方形光路上设置平板玻璃的光学补偿器。如图6(a)所示，在读取系统的图像矩形光路上设置平板玻璃。现在，表示图6(b)的读出光路笔直地延伸。如果仪器的垂直轴上没有剩馀的倾斜，则0是十字光标分割板的中心位置，如果垂直轴上有剩馀的倾斜，则垂直轴的中心移动到0 ，垂直轴移动到A 点。如果平板玻璃与垂直轴方向相同，则从平板a点发出的光经过倾斜平板玻璃的折射，以0 成像。也就是说，如果在仪器的垂直轴上有剩余的倾斜时，平板玻璃倾斜，则在0处，从图版a点获得正确的读数。、图6，以下说明当仪器的垂直轴上存在剩余倾斜角时补偿元件平板玻璃需要倾斜多少才能进行补偿。光学补偿器的角度放大系数n在仪器的垂直轴上具有剩余斜率的情况下，在垂直圆盘分割面上，垂直轴的位移为AA，因此在分割面上，侧光轴产生的位移量表达式中：r是垂直磁盘的分割半径。v是读出光学系统物镜倍率，平板玻璃斜g角后，通过该射线的横向位移z是样式，n是平板玻璃的折射率；d是平板玻璃的厚度。为了进行自动校正，如果垂直轴上的剩馀倾斜和g向与剩馀倾斜相同的方向倾斜，则必须实现垂直圆盘读数以进行自动校正(13)。3.5 theodolite的准直轴误差和水平轴倾斜误差，3.5.1准直轴误差仪器的准直轴与水平轴不垂直导致的误差称为准直轴误差。准轴误差的主要原因是望远镜的十字叉丝分割板放错了位置。望远镜焦点镜运行时摇晃；温度变化引起仪器部件的膨胀和收缩，特别是仪器加热不均，改变准轴位置。在图7中，根据准轴偏离与水平轴的HH 正交的方向生成准轴误差c，如果准轴偏向垂直板的一侧，则c为正，反之，c为负。测量已经证明，在观测准轴误差c对水平方向观测的影响时，假设a是瞄准目标的垂直角度。如(14)所示，除了c值以外，的大小随着瞄准目标垂直角度a的增加而增加。如果a=0，则=0。图7所示，磁盘左视准轴偏向垂直度，正确的水平度读数读数小于受准轴误差影响时的实际读数l，因此，磁盘右视准轴偏向磁盘左视的实际读数r时，正确的水平度读数明显大于受准轴误差影响的实际读数r，因此，如果取磁盘左视，磁盘右视读数的中值，c值位于磁盘左视，磁盘望远镜的调光器工作不正常，也就是说运行过程中如果有晃动，就会发生瞄准轴位置的变化，所以在一次测量内不能再次聚焦。使用方向方法执行水平方向观测时，为了进行一次重新测量的方向观测，除了计算圆盘左侧和圆盘右侧读数的中心值外，还必须计算圆盘左侧和圆盘右侧读数的度数。无论磁盘的左侧读数和右侧读数的常数差值180如何，(15)和(16)表达式(14)都可以在观察对象的垂直角度a较旧时(18)书写格式，(18)国家规范规定，在：第一次测试中，每个方向的2c相位差不超过J1仪器上的9。J2装置不能超过13 。3.5.2水平轴倾斜误差仪器的水平轴与垂直轴不垂直而产生的误差称为水平轴倾斜误差。如果仪器左右两端的支架不高，水平轴两端的轴直径不相等，则会发生水平轴倾斜错误。垂直轴垂直，水平轴倾斜I角而非垂直，水平轴从垂直圆盘的一端向下倾斜，I角为正，I角为负。在图8中，I角倾斜的水平轴与垂直轴不垂直。水平轴倾斜I角度，对水平方向观测的影响一般。观察到a时目标的垂直角度，(20)与I角度值相关，并随a角度的增加而增加。如果a=0，则=0。不难想象，样式20，图8，圆盘左侧，水平轴倾斜导致精确的水平圆盘读数小于受误差影响时的测量读数l。因此，在磁盘右侧观察时，正确的水平磁盘读数明显大于受错误影响的测量读数r，因此可以平均磁盘左