测距的技术

如图4-11所示，欲测定A、B两点间的距离D，可在A点安置能发射和接收光波的光电测距仪，在B点设置反射棱镜，光电测距仪发出的光束经棱镜反射后，又返回到测距仪。通过测定光波在AB之间传播的时间t，根据光波在大气中的传播速度c，按下式计算距离D:



4-11



光电测距仪根据测定时间t的方式，分为直接测定时间的脉冲测距法和间接测定时间的相位测距法。高精度的测距仪，一般采用相位式。



相位式光电测距仪的测距原理是:由光源发出的光通过调制器后，成为光强随高频信号变化的调制光。通过测量调制光在待测距离上往返传播的相位差φ来解算距离。



相位法测距相当于用“光尺”代替钢尺量距，而λ/2为光尺长度。



相位式测距仪中，相位计只能测出相位差的尾数ΔN，测不出整周期数N，因此对大于光尺的距离无法测定。为了扩大测程，应选择较长的光尺。为了解决扩大测程与保证精度的矛盾，短程测距仪上一般采用两个调制频率，即两种光尺。例如:长光尺称为粗尺f1=150kHz，λ1/2=1 000m，用于扩大测程，测定百米、十米和米；短光尺称为精尺f2=15MHz，λ2/2=10m，用于保证精度，测定米、分米、厘米和毫米。







二、光电测距仪及其使用方法



1．仪器结构



主机通过连接器安置在经纬仪上部，经纬仪可以是普通光学经纬仪，也可以是电子经纬仪。利用光轴调节螺旋，可使主机的发射——接受器光轴与经纬仪视准轴位于同一竖直面内。另外，测距仪横轴到经纬仪横轴的高度与觇牌中心到反射棱镜高度一致，从而使经纬仪瞄准觇牌中心的视线与测距仪瞄准反射棱镜中心的视线保持平行，



配合主机测距的反射棱镜，根据距离远近，可选用单棱镜1500m内或三棱镜2 500m内，棱镜安置在三脚架上，根据光学对中器和长水准管进行对中整平。



2．仪器主要技术指标及功能



短程红外光电测距仪的最大测程为2 500m，测距精度可达±3mm+2×10-6×D其中D为所测距离；最小读数为1 mm；仪器设有自动光强调节装置，在复杂环境下测量时也可人工调节光强；可输入温度、气压和棱镜常数自动对结果进行改正；可输入垂直角自动计算出水平距离和高差；可通过距离预置进行定线放样；若输入测站坐标和高程，可自动计算观测点的坐标和高程。测距方式有正常测量和跟踪测量，其中正常测量所需时间为3s，还能显示数次测量的平均值；跟踪测量所需时间为0.8s，每隔一定时间间隔自动重复测距。



3．仪器操作与使用



1安置仪器 先在测站上安置好经纬仪，对中、整平后，将测距仪主机安装在经纬仪支架上，用连接器固定螺丝锁紧，将电池插入主机底部、扣紧。在目标点安置反射棱镜，对中、整平，并使镜面朝向主机。



2观测垂直角、气温和气压 用经纬仪十字横丝照准觇板中心，测出垂直角α。同时，观测和记录温度和气压计上的读数。观测垂直角、气温和气压，目的是对测距仪测量出的斜距进行倾斜改正、温度改正和气压改正，以得到正确的水平距离。



3测距准备 按电源开关键“PWR”开机，主机自检并显示原设定的温度、气压和棱镜常数值，自检通过后将显示“good”。



若修正原设定值，可按“TPC”键后输入温度、气压值或棱镜常数一般通过“ENT”键和数字键逐个输入。一般情况下，只要使用同一类的反光镜，棱镜常数不变，而温度、气压每次观测均可能不同，需要重新设定。



4距离测量 调节主机照准轴水平调整手轮或经纬仪水平微动螺旋和主机俯仰微动螺旋，使测距仪望远镜精确瞄准棱镜中心。在显示“good”状态下，精确瞄准也可根据蜂鸣器声音来判断，信号越强声音越大，上下左右微动测距仪，使蜂鸣器的声音最大，便完成了精确瞄准，出现“*”。



精确瞄准后，按“MSR”键，主机将测定并显示经温度、气压和棱镜常数改正后的斜距。在测量中，若光速受挡或大气抖动等，测量将暂被中断，此时“*”消失，待光强正常后继续自动测量；若光束中断30秒，须光强恢复后，再按“MSR”键重测。



斜距到平距的改算，一般在现场用测距仪进行，方法是:按“V／H”键后输入垂直角值，再按“SHV”键显示水平距离。连续按“SHV”键可依次显示斜距、平距和高差。







三、光电测距的注意事项



1气象条件对光电测距影响较大，微风的阴天是观测的良好时机。



2测线应尽量离开地面障碍物1.3m以上，避免通过发热体和较宽水面的上空。



3测线应避开强电磁场干扰的地方，例如测线不宜接近变压器、高压线等。



4镜站的后面不应有反光镜和其他强光源等背景的干扰。



5要严防阳光及其他强光直射接收物镜，避免光线经镜头聚焦进入机内，将部分元件烧坏，阳光下作业应撑伞保护仪器。







四、全站仪简介



在电子经纬仪支架上可以加装红外测距仪，与电子手簿相结合，可组成全站仪，能同时显示和记录水平角、垂直角、水平距离、斜距、高差、点的坐标数值等。大致测量过程如下:



1在测站点安置电子经纬仪；在电子经纬仪上连接安装光电测距仪；在目标点安置反光棱镜。



2用电子经纬仪瞄准反光棱镜的觇牌中心，操作键盘，在显示屏上显示水平角和垂直角。



3用光电测距仪瞄准反光棱镜中心，操作键盘，测量并输入测量时的温度、气压和棱镜常数，然后置入天顶距即电子经纬仪所测垂直角，即可显示斜距、高差和水平距离。



4再输入测站点到照准点的坐标方位角及测站点的坐标和高程，即可显示照准点的坐标和高程。



另外， 电子手簿中可储存上述数据，最后输入计算机进行数据处理和自动绘图。近些年来，这种全站型电子速测仪已逐步被自动化程度更高、功能更强大的全站仪所取代。