大地测量仪器学3讲解.ppt

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Δ，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：游标；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 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。 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 §3.2 度盘 一、度盘的构造及分类 测量仪器上的水平度盘和竖直度盘都是用金属或玻璃制成的圆盘。在靠近圆盘边缘的全圆周上，刻有等间隔的格线(分划线)。我国生产的仪器都是采用“60分制”，即全圆周共360°，1°=60′，1′=60″。 度盘上相邻两格线的圆心角角值，称为度盘的格值(亦称为度盘分划值)。度盘格值的大小随仪器精度的高低有所不同，精度高的仪器一般格值要小些。如J2级经纬仪一般为20′，而J6级一般则为1°或30′。 ※金属度盘：金属度盘上的格线是刻在银环的表面，而银环是镶嵌在锡青铜制成的圆盘上(图3-5)。由于银层比较致密，可以刻出仅为0．01毫米细的格线，但由于银质较软，在使用中因与游标接触或因不小心弄上的灰砂等物，极易把度盘擦坏，在维修时更应加倍注意。这种度盘多见于老式的游标经纬仪上。 ※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。 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。 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Ⅱ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。 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