建筑工程测量高等教育出版社72课件讲解

高等教育出版社建筑工程测量（第三版）

李仲

4.4全站仪

第三章角度测量第九节电子经纬仪（一）

3.9电子经纬仪

随着光电技术、计算机技术和精密机械的发展，电子经纬仪的出现，标志着测角工作向自动化迈出了新的一步。它由精密器等组成，采用光电测角代替光学测角。它的外形和结构与光学经纬仪基本相似，但测角和读数系统有很大的区别。它利用光电转换原理，微处理器自动对度盘进行读数并显示于读数屏幕，使观测时操作简单，避免产生读数误差。电子经纬仪能自光学器件、机械器件、电子扫描度盘、电子传感器和微处理

3.9电子经纬仪

动记录、储存测量数据和完成某些计算，还可以通过数据通讯接口直接将数据输入计算机。电子经纬仪是采用光电扫描度盘一、电子经纬仪的测角原理1、编码度盘测角

编码度盘测角是电子经纬仪所采用得最早、也较为普遍的和自动显示系统，主要有编码度盘测角、光栅度盘测角和格区式动态法测角三种。

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一种电子测角方法。它是在光学度盘上刻划若干条环形码道，图3.27所示的是将整个度盘均分为16个区间，从里到外有四道码环。黑色部分为透光区，白色部分为不透光区，可用二进制中的“1”和“0”来表示。因为各区间的各个码道透光与否的不同，所以各区间由码道组成

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的状态（即编码）就不相同，图3.27中区间编号8的编码为1000。当望远镜照准目标后，方向的投影落在度盘的某一区域上，通过发光二极管和接收光电器件，将度盘上该区间的二进制码信息转换成电信号，再通过解码可得到相对应的方向值，即读数。

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这样，就可根据不同方向的方向值计算出它们之间的夹角。编码度盘测角又称为绝对式测角。多码道编码度盘的角度分辨率δ与区间数m有关，而区间数又取决于码道数n。其关系式为

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如10码道度盘的角度分辨率为21.09′。为了提高角度分辨率，就必须增加码道数，而码道数受到度盘直径的限制。

现代仪器几乎都采用单码道编码，这种编码是在度盘的圆周边刻划明暗相间的二进制代码，这些二进制代码有着约定的编码规则也没有重复的码段。因此，利用多码道编码度盘测角达不到较高的精度。

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工作过程就是通过发光二极管和光电接收器件获取特定度盘位置的编码信息，并由微处理器译码，最后换算成实际角度值，如图3.28所示。和光学经纬仪一样，编码度盘同样存在测微（细分）的问题。因为码元的宽度仍然不可能刻划到秒级。

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与光学经纬仪显微镜读数原理类似，编码度盘测微依靠的2、光栅度盘测角

在电子经纬仪中，另一种广泛使用的测角方法是用光栅是光学放大系统、光电器件固有的高分辨力，通过像素个数和像素光脉冲信号强度比例关系实现秒级测微。度盘测角。由于这种方法比较容易实现，目前在世界许多生产厂家中已广泛使用。

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（1）光栅与莫尔条纹在光学玻璃上均匀地刻划出许多条纹构成光栅，在玻璃圆盘的径向上刻线，形成光栅度盘，如图3.29a所示。

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将两块密度相同的光栅重叠，并使它们的刻划线相互倾斜一个很小的角度θ这样便会出现明暗相间的条纹，如图3.29b所示，该条纹称为莫尔条纹。莫尔条纹有如下特点：

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1）两光栅之间的倾角越小，明条纹或暗条纹之间的间距越大。2）在垂直于光栅构成平面的方向上，条纹亮度按正弦规律周期性变化。

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3）光栅在水平方向相对移动一条刻线，即一个栅距d，莫尔条纹则上下移动一个周期，即一个纹距L，其关系式为由此可见，微小的光栅移动量就会产生很大的条纹移动量。

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（2）光栅度盘测角如图3.29c所示，光栅度盘的下面放置发光二极管，上面是一个与光栅度盘形成莫尔条纹的指示光栅，指示光栅的上面为光电接收器。

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发光二极管、指示光栅和光电接收器的位置固定不动，光栅度盘随照准部一起转动。

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根据莫尔条纹的特性，度盘每转动一个光栅，莫尔条纹就移动一个周期，光电接收器输出的电流也变化一个周期。

因此，可用光电接收器输出的电流周期来表示度盘所转动的光栅数。由于光栅之间的夹角已知，所以通过电子计数器跟踪累计测量实现角度测量。这种测角方法称为增量式测角方法。

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则相当于在相邻两光栅刻线之间放置了一个“测微尺”，通过电子计数器对脉冲进行计算，可将角度分辨率提高n倍。采用增量式光栅度测角方法的电子经纬仪，在电子线路中必须有判别旋转方向的电路和可逆计数器，以保证计数的正确性。另外，还有相位光栅测角、动态测角和电磁度盘测角等方法。其基本原理都是从度盘上取得角度的电信号，然后根据其电信号转换为角度。