测量学课件四距离测量与三角高程测量

第四章距离测量与

第四章

距离测量与三角高程测量学习要点◆卷尺量距◆视距测量◆电磁波测距◆三角高程测量9/6/2023测量学测距技术的发展直接测距法步测：双步≈1.5m光学视距测量步弓、尺链线尺、竹尺、皮尺、钢尺电磁波测距间接测距法9/6/2023测量学距离测量方法概述

距离测量是测量的三项基本工作之一：

测定地面点之间的水平距离。

距离测量的主要方法有：

钢卷尺量距主要指钢卷尺量距视距测量利用测量仪器的视距丝测距电磁波测距测距仪测距三角测量法利用三角形的边角关系求距离距离测量概述

三角高程测量：

是间接测定两点间高差的方法。9/6/2023测量学卷尺量距概述§4-1卷尺量距

精密量距方法

量距相对精度：110000140000

主要用途：砼、钢结构等较精密工程的放样等。

一般量距方法

量距相对精度：1

200015000

主要用途：图根导线边长丈量、一般工程的距离放样。9/6/2023测量学1.一般方法量距

钢尺量距的作业要求1.一般方法量距：

直目估定线，保证量距时沿直线方向进行

平地面平整，钢尺水平

准每尺段端点标志精确AB测钎

SAB=n+

为整尺段长

为余长9/6/2023测量学直线定向1、两点间定线2、过山头定线9/6/2023测量学3、延长直线AC1BC2C9/6/2023测量学2.精密方法量距2.精密方法量距：尺长改正温度改正高差改正(4-1-8)(4-1-9)(4-1-4)

精密量距时采取的措施：

1.用检定过的钢尺；

2.经纬仪定线；

3.钉尺段桩，逐段量测；

4.对钢尺施加固定拉力；

5.对量距结果加三项改正数：9/6/2023测量学尺长鉴定钢尺长度方程式钢是弹性体，在拉力作用下会变形（伸长）9/6/2023测量学简单的尺长鉴定在平坦的地面（宜在室内，使两尺温度相同）把待检定的尺子与高精度的标准尺比较而求得Δ´kllt9/6/2023测量学检定场：在平整的条形场地两端地面埋设两个稳定的标志，其间距比待检定钢尺长度n倍略短一些。高精度测量两标志的间距作为标准长度S标准。设尺子的温度膨胀系数已知。用待检定的尺子（先假定Δk=0），在工作时的正常拉力下，测量检定场两标志的间距S’。从而可得9/6/2023测量学钢尺尺长鉴定尺号:015名义长度:30m膨胀系数:0.0129/6/2023测量学钢尺铺地丈量（在标准拉力下）S'hS量得s´=234.943;t=27.4°Ç;h=2.549/6/2023测量学距离测量的误差源尺长误差系统温度的影响部分系统，部分偶然倾斜的影响系统拉力不准引起的误差部分系统,部分偶然尺子垂曲与反曲引起的误差系统定线误差系统读数误差偶然

9/6/2023测量学§4-2光学测距9/6/2023测量学一、间接测距，视差法测距间接测距可跨越障碍bs

r9/6/2023测量学φbs视差法测距：专用的基线尺+高精度的φ角9/6/2023测量学视距测量二、视距测量视距测量——利用测量望远镜的视距丝，间接测定距离和高差的方法。

优点：测量速度快，不受地形限制。不足：精度低，距离相对误差一般约为1/300，高差一般为分米级。用途：主要用于地形图测绘(地形点的距离与高差)。9/6/2023测量学

（一）视线水平时十字丝板上有两根视距丝，它们在物镜光心处的张角φ基本是不变的。两根视距丝在物方象的间距与距离成正比一般制作仪器时令9/6/2023测量学一.视线水平时视距测量

读数要求：上下丝读数a、b读至毫米，中丝

读至厘米，仪器高i量至厘米。1.视距公式：(4-2-1)(4-2-2)2.高差公式：(4-2-4)(4-2-5)9/6/2023测量学二.视线倾斜时视距测量公式二.视线倾斜时视距测量公式(4-2-8)

1.视距公式：2.高差公式：高差主值(4-2-9)AB高差n’为水准尺与视线垂直时的尺间隔9/6/2023测量学三.视距测量观测和计算观测：在测站安置经纬仪，对中、整平、量仪器高；在测点竖水准尺，瞄准(要求三丝都能读数)。读数：每个测点读四个读数上丝读数a

读至毫米下丝读数b读至毫米中丝读数

读至厘米竖盘读数L

读至分三.视距测量观测和计算视距测量通常只测盘左（或盘右），测量前要对竖盘指标差进行检验与校正。9/6/2023测量学视距测量表视距测量表计算公式9/6/2023测量学§4-3电磁波测距1941年瑞典物理学家Bergstrand在研究光速时开发了高精度测量t的技术1948年瑞典AGA厂推出了第一台光波测距仪

随着需求的增长和光学、微电子学的发展使电磁波测距的技术迅速发展。进一步推进了测量学的发展尽管GPS应用很广，短程电磁波测距仪仍然大有用途9/6/2023测量学一、基本原理ABD9/6/2023测量学依据测定时间的方法不同，光电测距有如下几种：1、变频法

2、相位法3、干涉法

4、脉冲法9/6/2023测量学二、电磁波测距仪的分类1、按载波分2、按测程分短程<3km中程3－5km远程>15km

3、按精度分为1（<5mm)、2(5-10mm)、3(11-20mm)级测距仪的精度指标：（B用ppm表示mm/km）微波测距仪激光测距仪红外光测距仪9/6/2023测量学三、光电脉冲法测距计数显示电子门时标脉冲触发器脉冲发射脉冲接收反射器DBA时间测定：1、脉冲计数测时2、模拟－数字测时（电容充电）9/6/2023测量学9/6/2023测量学9/6/2023测量学9/6/2023测量学已知：时标脉冲频率：f=15Mhz电磁波速度：v=3×108m/s时标脉冲个数：n=100求：距离DD=1/f×n×v/2=1000米脉冲测距举例9/6/2023测量学电磁波测距原理按电磁波理论：光是电磁横波，其数学表达式为它表达了光波在转播空间任一位置上电磁振动的状态。其中：波动过程就是振动的相位沿波动方向移动的过程。9/6/2023测量学S

9/6/2023测量学相位测量要测量测距信号（U1）与参考信号（U2）之间的相位差Δφ1）滤波：取出调制波（频率低）的信号2）混频：把调制波信号与“本振”信号混合，经处理后可以得到频率更低（以便于更精确测量相位差），但相位依旧的差分信号9/6/2023测量学相位测量3）把正弦波处理成方波4）把U1和U2分别接在门电路的两个触发器上，U2负跳变时把与门打开，U1负跳变时把与门关闭。在门开启的这段时间内让计数脉冲通过，从而可以测得Δφ。U2U19/6/2023测量学电磁波测距原理设光从发射器发出，抵达反光镜后返回仪器的接收器，称为信号2。而从发射器发出的光分出一路直接进入处理装置，称为信号1。这两个信号之间存在相位差Δφ和整周数N。利用相位器可测定Δφ，但而不能求得“整周数N”。因此只可以求得“余长”，而不能求得整长。9/6/2023测量学电磁波测距原理测距仪把一定波长的电磁波从A点射向B点，经B点的反光棱镜反射后由测距仪接收，射出与接收波之间的相位差[可用微电子技术自动测量]是电磁波在AB点之间往返时间的函数——[表达式]。用它可以算得测距仪至反光镜之间斜距长度的“尾数”。用几个不同波长的电磁波[调制波]测量同一段距离可以既扩大测程又保持精度。9/6/2023测量学测程和精度测相的精度是有限的。例如可以把Δφ细分1000倍，则测量的精度为测尺的1/1000。设，这时最小读数为cm。若要提高读数精度，就应缩短电子尺。但由于凭一个Δφ无法求得整尺段数N，即不知待测距离的大数。就是说：用短的电子尺测量精度高但测程小。如果用长的电子尺能扩大测程，但由于细分技术的限制，不能求得精确的尾数。即测程大但进度低。如果用两个频率的波（两个不同的电子尺）进行测量，一个用来测量距离的大数，另一个用于精确测量距离的尾数。就可以既扩大测程又保证精度。如果需要还可以用更多的频率测量。9/6/2023测量学数字拼接用f1=150kHz，测得距离986.4m用f2=15MHz，测得距离6.574m两组数字拼接为986.574m9/6/2023测量学内光路当内光路棱镜移到出光口时测量到内光路的“距离”移开内光路棱镜后测量到外光路的“距离”外光路“距离”减去内光路“距离”后才是需要测量的距离。这是消除仪器系统误差的重要措施之一9/6/2023测量学加常数测距仪的机械中心与调制波发射和接收的等效面不一致；测距仪的机械中心与内光路等效面不一致使仪器产生（与所测距离长短无关的）加常数。加常数通过检定可以求得。9/6/2023测量学乘常数电磁波测距好象是用电子尺丈量的。如果电子尺不准就会产生系统误差。这就是乘常数。乘常数主要是由调制频率偏离设计值引起的。乘常数是尺度比例系数，可以经检定求得。9/6/2023测量学与测程有关的因素测程主要取决于接收光的强度能保证测相的精度。而接收光的强度与下述因素有关：激光器的功率激光发散角的大小大气对光的吸收程度反光镜的有效面积和其几何精度接收镜筒的口径接收光电元器件的灵敏度等9/6/2023测量学电磁波测距成果的处理1）仪器常数改正乘常数改正数加常数改正数2）气象改正3）倾斜改正9/6/2023测量学倾斜的附加改正数如果测距仪望远镜高度与经纬仪望远镜的高度不一致，则在视线倾斜时会产生附加改正数。因为这时测距仪的中心会偏离测站中心，而反光镜中心却多半不会作相同的偏离。测距仪望远镜与经纬仪望远镜同轴的仪器没有这项改正数。9/6/2023测量学电磁波测距成果的处理3）气象改正电子尺长是光速的函数而光速又是折射率的函数空气的折射率首先与波长有关物理学家测算得9/6/2023测量学3）气象改正空气的折射率也与气象条件有关仪器制造者根据仪器所用电磁波的波长并顾及一般工作时的参考温度及标准气压的湿度设定空气的折射率。如果实际工作时的大气条件与此参考条件相同，就不加气象改正数。否则要相对于参考折射率加改正数。9/6/2023测量学倾斜的附加改正数如果测距仪望远镜高度与经纬仪望远镜的高度不一致，则在视线倾斜时会产生附加改正数。因为这时测距仪的中心会偏离测站中心，而反光镜中心却多半不会作相同的偏离。测距仪望远镜与经纬仪望远镜同轴的仪器没有这项改正数。9/6/2023测量学电子全站仪图电子全站仪棱镜全站仪9/6/2023测量学9/6/2023测量学三角高程测量§4-4三角高程测量●掌握三角高程测量的基本原理和计算方法；●熟悉三角高程测量的作业方法。

已知两点之间的水平距离D(或斜距S)，观测垂直角

，从而计算高差。

使用于山区或不便于进行水准测量的地区。

三角高程测量要求考虑地球曲率的影响。一.三角高程测量原理二.较远距离的三角高程测量三.三角高程测量的其他特点三角高程测量是一种间接测定两点之间高差的方法9/6/2023测量学一.三角高程测量原理一.三角高程测量原理B点的高程：已知AB水平距离D，A点高程HA，在测站A观测垂直角，则：或（S为斜距）在距离200米以内，把大地水准面看成水平面9/6/2023测量学二.一般情况下的三角高程测量二.一般情况下的三角高程测量距离较远时，考虑地球曲率差和大气折光差对高差的影响，应对观测得到的高差加“两差”改正：球差改正：气差改正：两差改正：（k=0.14）9/6/2023测量学9/6/2023测量学顾及两差改正时，三角高程测量的高差计算公式为:9/6/2023测量学三、三角高程测量的观测与计算

（一）三角高程测量的观测中横丝切竖泡居中读L、R算（二）三角高程测量的计算由三角高程测量的对向观测所求得的往、返测高差（经过两差改正）之差fΔh的允许值为9/6/2023测量学(三）三角高程闭合线路计算即1KM5cm9/6/2023测量学三.三角高程测量的其他特点

三角高程测量两点距离较远时，应考虑加两差改正；

两点间对向观测高差取平均，能抵消两差影响；

三角高程测量通常组成附合或闭合路线，以检验精度；

据有关研究，用电子全站仪进行三角高程测量，能代替二等水准测量。四、三角高程测量的其他特点9/6/2023测量学第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理上述五条原因使实际与理论循环不同。4）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响1）余隙容积Vc的影响2）进排气阀及流道阻力的影响3）吸气预热的影响2.与理论循环