大地测量仪器学8.ppt

TC500的CCD阵列传感器由102组像元构成。由CCD传感器获得的信息与存贮器中所存贮的度盘总编码信息相比较，可以获得度盘的准确读数。这种相关计算可以获得1″以内的尾数。按这种方法制造的仪器可以连续显示方向值。下面以图8-8为例来说明其数据处理方法。如图8-8所示，度盘的读数指标线位于第83个码区，即C=83。由于这时的读数指标线不位于该码区的结束处，仪器将指标线与83码区结尾间的信息投影到CCD陈列传感器上，共占9=63．00组像元。整个CCD传感器为102组像元(等于一个码区的宽度)。因此可以计算方向值R，即 二、电子细分方法 当全站仪采用编码法或增量法测角时，从度盘仅能得到角度的粗读数，不能满足仪器测角准确度的要求，需要进行细分。 1、莫尔条纹细分法 该法是利用光栅度盘的刻线产生莫尔条纹后再进行细分。产生莫尔条纹的手段很多，例如原瑞士KERN厂生产的E2电子经纬仪是将度盘一端的成像放大1．005倍后，投影到另一端，并将两端的成像一起送人接收系统，如图8-9所示。 或者采用两个刻线相同的度盘，一个固定，另一个随仪器的旋转部分旋转。日本大部分测绘仪器生产厂家采用这种方法来产生莫尔条纹进行细分。产生的莫尔条纹具有以下特点： (1)两光栅或其影像之间的栅距差或夹角越小，条纹越粗，即明暗条纹的间隔越大； (2)在垂直于光栅平面的方向上，条纹的亮度呈正弦周期性变化； (3)当光栅或其影像相对移动时，莫尔条纹在与光栅移动方向的垂直方向上移动。 为了将莫尔条纹数字化，一般在接收系统上装光电二极管。例如在ZEISSE系列全站仪的接收系统上装有四个光电二极管，相邻两个光电二极管接收信号的相位角相差90°，如图8-10所示。当度盘旋转时，四个光电二极管输出的电信号为 通过两两互差可以获得 借助于模数转换器将模拟电信号y1，y2，y3，y4变为数字信号，仪器的微处理器根据上式求得角值φ。 2、电子式平板测微器 图8-11为德国ZEISS公司生产的全站仪Elta 2的电子式平板测微器，它的原理与传统的光学经纬仪的平板测微器相似，仍然是将度盘的分划线与读数指标线重合，其读数指标线为一对光电二极管。当读数指标线与度盘分划线重合时，测微平板将获得不足一个度盘分划的角值。 三、竖轴补偿器的补偿原理 在全站仪(或经纬仪)的角度测量中，经纬仪竖轴的倾斜不仅会给水平方向测量带来误差，而且也会给竖直角的测量带来误差。在早期的全站仪和电子经纬仪中，采用单轴补偿器(亦称为竖直度盘自动归零装置)来补偿仪器竖轴倾斜对竖直角带来的误差， 在近代的全站仪和电子经纬仪中，采用双轴补偿器来补偿竖轴倾斜对水平方向和竖直角带来的误差。 1、单轴补偿器的补偿原理 单轴补偿器的结构形式有多种，图8-12给出德国ZEISS公司所使用的单轴补偿器系统。它使用电子气泡作为传感器。该系统在管状水准管中装有可导电的液体，并在玻璃壁上装有三个电极，在电子气泡的输入端输入一个频率为1 kHz的反相交变电压。竖轴的倾斜将带来气泡的倾斜，气泡的倾斜将破坏其输出的平衡，在输出端产生变化的电压，电压值的大小随仪器的倾斜量而变。因此根据输出电压值的大小，可以确定竖轴倾斜量的补偿值，再加到竖直角读数中。 单轴补偿器系统 2、双轴补偿器的补偿原理 双轴补偿器一般采用液体补偿器，它既可以测量竖轴在水平轴方向的倾斜分量(对水平方向产生影响)，又能测量竖轴在视准轴方向的倾斜分量(对竖直角产生影响)。其基本补偿原理如图8-13和图8-14所示。 当液体表面静止时，铅垂线0Z垂直于液面／4，竖直轴倾斜等于零。它引起的水平方向和竖直角的改正数也等于零。在平行于水平轴的线B1B2上有一发光二极管，它发射的光经透镜组落到液面A，被液面A反射后，又经透镜组落到BlB2线上另一端的光电二极管阵的中心光电二极管上。在垂直于水平轴的方向线上，也有类似的装置。如图8-13所示，当发光二极管发射的光线被两个方向的中心光电二极管接收时，表明竖轴铅直。 如果竖直轴相对于铅垂线有一倾角δ时，这个倾斜角在水平轴方向上的分量为δb，在视准轴水平方向上的分量为δp，如图8-14所示，在B1B2线上的发光二极管射出的光线与垂直于液面方向的夹角为θ1，经液面反射后落到5号光电二极管上。设计这个补偿系统时，已决定了5号光电二极管输出的信号表示δb角。同样，在视准轴线的方向上，某个号的光电二极管也接收光信号，设计已决定该光电二极管输出处理，微处理机根据按下式编制的程序，计算竖直倾斜引起的水平方向和竖直方向改正数