电子水准仪原理

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水准仪的原理

水准仪的原理

水准仪的原理水准仪是一种用来测量地面相对高度差的仪器,它在工程测量、建筑施工、地质勘探等领域有着广泛的应用。

水准仪的原理是基于重力和液体的平衡原理,通过测量液面的高度差来确定不同位置的高度差。

下面我们将详细介绍水准仪的原理。

首先,水准仪的核心部件是一个封闭的玻璃管,管内装有一定量的液体,通常是水或酒精。

这个玻璃管的两端是平行的,液面在两端保持水平。

在玻璃管的两端,通常还有一个凸透镜,用来观测液面的位置。

当水准仪放置在地面上时,液面会自动找到水平位置。

这是因为液体受到重力的作用,会自动流向最低的位置,最终形成水平面。

因此,只要观测液面的高度差,就可以确定不同位置的高度差。

在实际使用中,通常会使用水准仪和水准尺一起使用。

水准尺是一种具有高度刻度的直尺,可以用来测量不同位置的高度。

通过在不同位置使用水准仪和水准尺,可以确定地面的高度差,从而进行工程测量或建筑施工。

除了传统的水准仪,现代还出现了电子水准仪。

电子水准仪利用电子传感器来测量液面的位置,具有更高的精度和便利性。

它可以直接显示高度差的数值,无需手动读数和计算,大大提高了测量效率。

总的来说,水准仪的原理是基于重力和液体平衡原理,通过测量液面的高度差来确定不同位置的高度差。

它在工程测量、建筑施工等领域有着重要的应用,是一种简单而有效的测量工具。

随着科技的发展,电子水准仪的出现使测量工作更加便捷和精确。

通过以上介绍,相信大家对水准仪的原理有了更深入的了解。

在实际使用中,需要注意保持水准仪的稳定和准确校准,以确保测量结果的准确性。

希望本文能够对大家有所帮助,谢谢阅读!。

电子水平仪原理

电子水平仪原理

电子水平仪原理电子水平仪是一种用来测量水平面的仪器,它利用电子技术来实现精确的水平测量。

其原理主要基于重力传感器和电子元件的工作原理,通过测量重力方向的变化来确定水平面的位置。

下面将详细介绍电子水平仪的原理。

首先,重力传感器是电子水平仪的核心组件之一。

重力传感器是一种能够感知重力方向的传感器,它可以将重力方向的变化转换为电信号输出。

在电子水平仪中,重力传感器通常采用微机电系统(MEMS)技术制造,通过微小的机械结构和电子元件来实现对重力的感知和测量。

当电子水平仪处于水平状态时,重力传感器可以感知到重力方向垂直向下,输出相应的电信号。

其次,电子水平仪还包括了用于处理和显示测量结果的电子元件。

这些电子元件可以接收重力传感器输出的电信号,并将其转换为可读的数值或图形显示。

在现代电子水平仪中,常用的显示方式包括液晶显示屏和数码显示器,它们可以直观地展示当前水平面的位置和偏离程度。

同时,电子水平仪还可以通过内置的电子电路进行数据处理和校准,以确保测量结果的准确性和稳定性。

另外,电子水平仪通常还配备了电源供应和外部接口等功能。

电子水平仪需要电源供应来驱动重力传感器和电子元件的工作,因此通常会采用电池或充电电池作为电源。

此外,一些高级的电子水平仪还可以通过USB接口或蓝牙连接与外部设备进行数据交换和远程控制,从而提高了其在实际使用中的便利性和灵活性。

总的来说,电子水平仪的原理是基于重力传感器和电子元件的相互配合,通过感知重力方向的变化并将其转换为电信号输出,实现对水平面位置的精确测量和显示。

其核心技术包括重力传感器的设计制造和电子元件的数据处理和显示,同时还涉及到电源供应和外部接口等辅助功能。

通过电子水平仪的原理介绍,我们可以更好地理解其工作原理和技术特点,为实际应用提供更加可靠和准确的水平测量服务。

水准仪测微器原理

水准仪测微器原理

水准仪测微器原理
水准仪测微器,也称为电子水准仪的读数装置,是一种用于精确测量角度的光学仪器。

它通常与水准仪一起使用,以确定地面或其他表面的水平度。

其工作原理基于精密的光学系统和电子传感技术,下面详细介绍其工作原理:
1. 光学系统:水准仪的主要部分包括望远镜和水平圆。

望远镜用于观察目标,而水平圆则包含刻度盘和指针,用于读取角度。

2. 微动鼓轮:微动鼓轮是一个小型的可旋转鼓形部件,它与水平圆相连。

用户通过旋转鼓轮来微调望远镜的瞄准位置,从而实现精确对准目标。

3. 读数装置:当望远镜对准目标后,微动鼓轮上的刻度线与水平圆上的刻度线对齐。

此时,通过观察这些对齐的刻度线,用户能够读取当前的角度值。

4. 电子传感器:在现代电子水准仪中,微动鼓轮通常与电子传感器相连。

传感器会检测刻度线的对齐情况,并将这个信息转换成电信号。

5. 数字显示:电信号随后被送至数字显示屏,将读取的角度值以数字形式显示出来。

这样,用户可以更方便、更快速地读取角度值,同时提高了读数的精确度。

6. 数据记录与传输:许多电子水准仪还具备数据记录功能,可以将测量的数据存储在内存中,或者通过无线方式传输到计算机或移动设备上进行进一步的分析和处理。

总的来说,水准仪测微器通过精密的光学系统和先进的电子技术,实现了角度的快速、准确测量。

这种组合不仅提高了工作效率,还大大减少了人为读数误差,为工程测量提供了可靠的技术支持。

数字水准仪原理

数字水准仪原理

第一章数字水准仪的原理与特点武汉大学李以赫§1.1 概述1963年Fennel厂研制出了编码经纬仪, 加上四十年代已经出现的电磁波测距技术、以后的光电技术、计算机技术和精密机械的发展,到八十年代已开始普遍使用电子测角和电子测距技术。

然而,到八十年代末,水准测量还在使用传统仪器。

这不仅由于水准仪和水准标尺在空间上是分离的,而且两者的距离可以从1米多变化到100米,因此在技术上引起实现数字化读数的困难。

为了现实水准仪读数的数字化,人们进行了近30年尝试。

如蔡司厂的RENI 002A己使测微器读数能自动完成,但粗读数还需人工读出并按键输入,与精读数一起存入存储器,因此还算不上真正的数字水准仪。

又如利用激光扫平仪和带探测器的水准标尺,可以使读数由标尺自动记录。

由于这种仪器的试验结果还不能达到精密几何水准测量的要求,因此也没有解决水准测量读数自动化的难题。

直到1990年徕卡测量系统的前身---威特厂在世界上率先研制出数字水准仪NA2000,可以说,从1990年起,大地测量仪器全面己经完成了从精密光机仪器向光机电测一体化的高科技产品的过渡,攻克了大地测量仪器中水准仪数字化读数的这一最后难关。

到1994年蔡司厂研制出了数字水准仪DINI 10/20,同年拓普康厂也研制出了数字水准仪DL101/102。

2002年5月徕卡公司向中国市场投放了DNA中文数字水准仪,该仪器具有外形美观,大屏幕中文显示,测量数据可存入内存和PC卡中,并具有适合中国测量规范丰富的机载软件,这意味着数字水准仪将真正为中国用户所接受。

数字水准仪具有测量速度快、读数客观、能减轻作业劳动强度、精度高、测量数据便于自动输入计算机和容易实现水准测量内外业一体化的特点,因此它投放市场后很快受到用户青睐。

国外的低精度高程测量盛行使用各种类型的激光定线仪和激光扫平仪,因此目前数字水准仪主要定位在中精度和高精度水准测量范围,分为两个精度等级, 中等精度的标准差为:1.0~1.5mm/Km,高精度的为:0.3~0.4mm/Km。

电子水准仪的测量原理介绍

电子水准仪的测量原理介绍

电子水准仪的测量原理介绍
电子水准仪又叫数字水准仪,由基座、水准器、单远镜及数据处理系统组成,电子水准仪是以自动安平水准仪为基础,在望远镜光路中增加了分光镜和探测器(CCD)。

并采用条纹编码标尺和图像的处理电子系统而构成的光机电一体化的高科技产品。

电子水准仪利用数字图像处理技术,把由标尺进入望远镜的条码分划影像,用行阵探测器传感器替代观测员的肉眼,从而实现观测夹准和读数自动化。

测量作业时只要将水准仪概略整平,补偿器自动使视线水平,照准标尺并调焦,按测量键等4秒钟后,在显示器上即显示h和d。

每站观测数据在内存模块或PCMCIA卡上自动记录并进行各项检校,仪器可设置自动进行地球弯曲差和大气垂直折光差改正。

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1。

ds05水准仪读数方法

ds05水准仪读数方法

1. 什么是水准仪和水准仪的作用?水准仪是一种测量工具,用于确定地面或其他平面的水平度。

它通过测量物体或仪器的高度差来判断其相对水平位置。

水准仪广泛应用于土木工程、建筑工程、道路施工等领域,用于确保施工过程中的准确水平度。

2. 水准仪的基本原理是什么?水准仪的基本原理是通过重力测量高度差。

水准仪是一个具有液面容器和准直设备的仪器。

液体(通常是酒精或水)在液面容器中保持水平状态,液面会受到重力的作用而形成水平面。

准直设备是一个具有准直线的望远镜,可以通过观察液面的位置来确定地面或其他平面的水平度。

3. DS05水准仪的读数方法是什么?DS05水准仪是一种常用的电子水准仪。

它使用了数字显示屏和内置传感器,可以快速准确地测量高度差。

读取DS05水准仪的方法如下:•步骤1:准备工作。

将DS05水准仪放置在稳定的平面上,并调整其水平度。

确保仪器的基准面与测量对象的参考面垂直。

•步骤2:开机。

按下电源按钮,DS05水准仪将启动并显示当前读数。

•步骤3:校准。

在开始测量之前,需要进行校准以确保测量的准确性。

校准方法会因不同的水准仪而有所不同,可通过阅读仪器的使用手册或向技术人员咨询来获得准确的校准步骤。

•步骤4:测量。

将DS05水准仪的准直望远镜对准要测量的参考点或测量杆的顶部。

观察数字显示屏上的读数,并记录下来。

•步骤5:移动测量。

如果需要在不同位置进行连续测量,将DS05水准仪的准直望远镜对准下一个参考点或测量杆的顶部,并记录下新的读数。

•步骤6:关机。

测量结束后,按下电源按钮将DS05水准仪关闭。

总结:DS05水准仪是一种常用的电子水准仪,用于测量高度差。

其读数方法包括准备工作、开机、校准、测量、移动测量和关机。

通过准确地遵循这些步骤,可以获得准确可靠的测量结果。

电子水准仪基本构造和功能介绍

电子水准仪基本构造和功能介绍

电子水准仪基本构造和功能介绍电子水准仪又称数字水准仪,是在自动安平水准仪的基础上发展起来的。

它采用条码标尺,各厂家标尺编码的条码图案不相同,不能互换使用。

目前照准标尺和调焦仍需目视进行。

人工完成照准和调焦之后,标尺条码一方面被成象在望远镜分化板上,供目视观测,另一方面通过望远镜的分光镜,标尺条码又被成象在光电传感器(又称探测器)上,即线阵CCD器件上,供电子读数。

因此,如果使用传统水准标尺,电子水准仪又可以象普通自动安平水准仪一样使用。

不过这时的测量精度低于电子测量的精度。

电子水准仪一般由基座、水准器、望远镜及数据处理系统组成,它的光学系统和机械系统及自动安平水准仪基本相同,其原理和操作方法也大致相同,只是读数系统不同。

因各种电子水准仪操作方式大同小异,这里仅给出天宝DiNi电子水准仪的基本操作流程。

电子水准仪的主要特点是:(1) 操作简捷,实现了观测读数、记录、计算、显示的一体化,避免了人为误差;(2) 整个观测过程在几秒钟内即可完成,从而大大减少观测错误和误差;(3) 仪器的中央处理器配有专用软件,可将观测结果通过I/O接口输入计算机进入后处理,实现测量工作自动化和流水线作业,大大提高功效;(4) 除进行高程测量外,数字水准仪还可以进行水平角测量、距离测量、坐标增量测量、水平网的平差计算等。

1. 天宝DiNi电子水准仪(1) 各部件的名称1. 基座;2. 刻度盘;3. 微动螺旋;4. 圆水准器;5. 调焦螺旋;6. 测量快捷键;7. 提手;8. 物镜;9. PCMCIA卡插槽;10. 脚螺旋;11. 电池锁扣;12. 显示屏;13. 目镜;14. 水平气泡观察窗;15. 操作键附图3.1 天宝DiNi电子水准仪的各部件名称(2) 屏幕和键盘功能介绍屏幕左上方:已测量的数据信息屏幕右上方:下一个要测量点的信息屏幕左下方:Line:水准路线测量模式IntM:中间点测量模式SOut:放样模式F1~F6(功能键):对应着按键上方显示的功能F6(ON/OFF):电源开/关F7:屏幕背景光开/关F8:屏幕对比度调节F9:距离测量(不记录)F10:测量并记录当处于主测量显示屏时数字键有以下功能:RPT:重复测量模式INV:倒尺测量INP:输入尺子读数PNr:输入点号REM:输入记忆代码EDIT:编辑功能Menu:仪器设置等INFO:一般信息DISP:相关显示RPT (#1 key):(1) 设置每次测量重复次数;(2) 设置重复次数测量后的最大标准误差。

水准测量精度超限原因分析

水准测量精度超限原因分析

水准测量精度超限原因分析摘要随着我国大地测量技术和测绘技术的飞速发展,在工程地质勘察中,电子水准计的使用日益增多,它的功能日益突出,能够极大的提升大地测量的准确性和工作效率。

这就要求具备电子水准、完成特定的工作和让人具备先进的技术技能。

对跨国水平计进行了详细的剖析与检验,并就如何降低其准确性和准确性的问题进行了探讨。

关键词:电子水准仪;水准测量;超限分析一、电子水准仪的原理和特点(一)电子水准仪的原理电子水准计是在安平自动水准计的基础上,在望远镜光程中增设分光镜、检测器、条形线及电子图象处理系统,是一种集光学、机械、电测量于一体的高技术仪器。

它的工作原理是对条形码图像进行人工调整和聚焦,用分光仪将条形码的影像以可视化的方式呈现在栅格上;一种是将图像通过一个检测器进行图像处理,然后将其输出的数字信号传送给一个微处理器,通过特定的方式来处理,把它与标准代码在仪器存储器中进行对比,从而得到测量的高度和横向距离。

①读写。

观测数据是用数字表示的,没有任何观测人员的解释和人工读数的误差;这种方法是将已处理后的条形码图像进行平均,从而实现了视觉的高度和读取,减少了标尺分割的误差。

大部分的仪器都有一种可以使多个读数平均的能力,从而减弱外界环境的影响。

不合格的操作者也能做高精度的测量;高精密电子水准仪表是国内第一款具有高度精确性的数码水准仪器,其高度测量准确率可达0.7毫米/公里,采用新型结构,密封防尘,操作简单,结构紧凑;外观设计新颖,具有世界一流水准校正方式,主要零件选用进口材质,配有温控;提高了在整个温度区间的补偿准确率。

它可以在全国水平面和精确的沉陷观测中使用。

二、水准路线测量实例(一)水平测量设备按规定,水平测量应提供下列仪表:①南方电子水平计:1个脚架,2米的数字标尺1个,2支撑条和2支 F型衬板2支。

②50米(按规定配备)(二)观测与计算要求每个封闭水平线包括3个待测点,1个测量值。

点 A是一个待测点, B, C, D是待测点。

《电子水准仪》PPT课件

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4、相关法2(索佳SDL30)
国产数字水准仪可能会在今后两年内诞生.
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2
§5.4 电子水准仪
一、数字水准仪产品
1990
2002
1994
NA2000(世界第一) Leica DNA03/10
Topcon DL-101/102
Sokkia SDL30 Trimbl精e选D课iN件i1p2pt/DiNi22 Topcon DL-103 3
放大倍率 32x
主要卖点:
放大倍率 测量时间短 1.0 mm精度 1°20’的视场 价格低
缺点:
按键少
无字母数字键盘
显示少(4x21个字符)
比较大
无圆水准器照明
无标准电池概念
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只有内存/RS232 做一等水准差点
5
§5.4 电子水准仪
主要特点:
0.4mm / 1.0mm/km PCMCIA 卡数据存贮和内部数据存贮 1°20’的电子视场
补偿器置平精度 0.3˝ / 0.5 ˝
放大倍率 32x / 30x
主要卖点: 缺点:
字母数字输入 5m 标尺 内存和 PCMCIA卡 1°20’的视场角
显示窗小 (2x8字符) 卡槽位于电池仓后 无圆水准器照明 无标准电池概念 内存小(51KB)、PCMCIA( 256KB)
➢ 先与标尺底部对齐,发现不相 同,然后往上移动一个步距(基 本码宽)
➢ 再比较,直到两码相同为止, 也就是最佳相关位置时, 读数 就可以确定。
➢ 通过移动一个基本码宽来得到 粗读数。然后再上下选取一定范 围,减少步距,进行精相关,就 可以得到足够精度的读数。
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12
§5.4 电子水准仪

电子水准仪一般是怎么工作的

电子水准仪一般是怎么工作的

电子水准仪一般是怎么工作的电子水准仪是一种基于电子技术的测量仪器,它能够快速、准确地测量地面高差、水平面和垂直面的角度值,广泛应用于土木工程、建筑工程、矿山工程、道路工程等领域。

在电子水准仪的工作过程中,实际上是基于光电传感器和计算机技术完成高度的精确计算和测量的。

光电传感器的工作原理首先,我们需要了解电子水准仪使用的核心技术——光电传感器。

光电传感器是一种集光学、电子、计算机等多种技术于一身的高科技仪器,它通过内置的光学仪器来接收被测物体发射出的光线,并将其转换成电信号。

据此,我们可以达到对被测物体的精确测量。

光电传感器充分利用光线传输的高度和平滑性,将其传输到计算机中进行深度、面积、容积等各种几何参数的计算。

因此,光电传感器是电子水准仪可以完成测量的重要部件。

确定测量参照点在使用电子水准仪测量前,我们需要确定测量的参照点。

参照点是指在测量过程中,作为相对位置高度和水平角度的标准点。

参照点可以是单个坐标点或一组坐标点。

电子水准仪在进行测量时,需要将仪器安置在一个已知的参照点上,此时仪器可以自动进行定位和校正。

进行自动校正在确定参照点后,电子水准仪接着进行自动校正。

这是一种通过对光辉信号进行自我校验和校准,从而确保测量值具有高度的准确性和稳定性的技术。

实际上,这是一种比较复杂的技术,它可以通过识别周围的光线环境,自动调整光线的强度和精度。

当环境光线较暗时,电子水准仪会自动增加光线的亮度,以提高测量的精度。

当环境光线比较强时,仪器会自动减少光线的亮度,以避免光线扰动干扰测量结果。

进行数值计算完成自动校正之后,电子水准仪是基于进行光电传感器的数值计算。

在这个过程中,光电传感器会不断对周围的环境进行观察和记录,将眼前的视野转化为数字信息,然后再将其传输到计算机中进行深度、面积、容积等各种几何参数的计算。

因为电子水准仪能够快速准确地进行测量,并自动计算高度、角度等几何参数,因此,它在工程测量和工业领域中得到了广泛的应用。

电子水准仪器的基本原理及应用

电子水准仪器的基本原理及应用
Va l ue Eng i n e e 准仪器 的基本 原理及应用
Ba s i c Pr i n c i p l e a n d Ap p l i c a t i o n o f El e c t r o n i c Le v e l
致论述 , 并结合具体 工程 项 目行 具体 分析 。
Ab s t r a c t :W i t h t h e w i d e l y u s e o f e l e c t r o n i c l e v e l ,mi s o p e r a t i o n a n d i mp r o p e r p r o t e c t i o n o t f e n h a p p e n i n t h e wo r k i n g p r o c e s s d u e t o u s e r  ̄l a c k o f k n o w l e d g e o f i t s b a s i c w o r k i n g p i r n c i p l e a n d p e r f o r ma n c e w h i c h g r e a l t y r e d u c e s t h e r e a l w o r k e ic f i e n c y o f e l e c t r o n i c l e v e 1 . I n o r d e r t o a v o i d u n n e c e s s a r y mi s t a k e s , t h i s a r t i c l e o f f e r s d e t a i l e d d i s c u s s i o n s a b o u t he t b a s i c wo r k i n g p in r c i p l e a n d p r o b l e ms o c c u  ̄e d i n d a i l y

电子水准仪的工作原理 水准仪工作原理

电子水准仪的工作原理 水准仪工作原理

电子水准仪的工作原理水准仪工作原理电子水准仪的工作原理电子水准仪又称数字水准仪,是在自动安平水准仪的基础上进展起来的。

电子水准仪接受条码标尺,各厂家标尺编码的条码图案不相同,不能互换使用。

目前照准标尺和调焦仍需目视进行。

人工完成照准和调焦之后,标尺条码一方面被成像在望远镜分化板上,供目视观测,另一方面通过望远镜的分光镜,标尺条码又被成像在光电传感器(又称探测器)上,即线阵CCD器件上,供电子读数。

因此,假如使用传统水准标尺,电子水准仪又可以象一般自动安平水准仪一样使用。

不过这时的测量精度低于电子测量的精度。

特别是精密电子水准仪,由于没有光学测微器,当成一般自动安平水准仪使用时,其精度更低。

珠海天创仪器专业代理销售国内外超声探伤产品:超声波测厚仪、超声波探伤仪、各种配件、超声波探头、耦合剂等涂装系列产品:涂层测厚仪、喷涂表面检测、片材测试、物料测试、耐腐蚀测试等磁粉探伤产品:便携式交直流磁轭、荧光磁粉、一般磁粉,各种紫外线灯、紫外线照度计等环保系列产品:温湿度计、风速计、噪音计、环境检测仪器、各种气体检测仪、气体分析仪等建筑检测产品:钢筋探测仪、混凝土保护层测厚仪、激光测距仪、水准仪、经纬仪、全站仪等光测量计系列:分光辐射亮度计、颜色亮度计、颜色分析计、光谱仪等测色仪器系列:分光测色计、色差计、颜色管理软件、光泽度计等电子电工产品:示波器、万用表、钳形表、相序表、电力检测仪器等水准仪的校正方法水准仪广泛用于建筑行业,是测量水平高处与低处的仪器,具有精度高、使用便利、快速、牢靠等优点,使用在引测、大面积场地测量、楼面水平线标志、沉降观测等。

校正方法:将仪器摆在两固定点中心,标出两点的水平线,称为a、b线,移动仪器到固定点一端,标出两点的水平线,称为a、b 。

计算假如a-b≠a-b 时,将望远镜横丝对准偏差一半的数值。

用校针将水准仪的上下螺钉调整,使管水平泡吻合为止。

重复以上做法,直到相等为止。

操作要点:在未知两点间,摆开三脚架,从仪器箱取出水准仪安置在三脚架上,利用三个机座螺丝调平,使圆气泡居中,跟着调平管水准器。

电子水准仪的原理和应用

电子水准仪的原理和应用

电子水准仪的原理和应用1. 基本原理电子水准仪是一种测量地面高程差的仪器,在建筑、土木工程、测量工程等领域广泛应用。

它通过测量两点之间的高差来确定地面的水准,并转化成数字信号进行显示和记录。

电子水准仪的基本原理如下:1.水平轴系统:电子水准仪通过悬挂在水平轴上的测量仪器来测量水平线的位置。

水平轴系统通常由液面管或挠度仪构成,其中液面管是通过重力将液体保持在水平线上,在水平读数时,通过调整仪器使液体接触到水平线,从而获得准确的测量结果。

2.高度测量系统:电子水准仪通过精确的传感器来测量仪器的高度差。

这些传感器可以是气泡、放大差异或使用激光的方式,通过检测仪器的位置变化,并将其转化成电信号,从而确定两点之间的高差。

3.数字显示系统:电子水准仪通过内置的数字显示屏或连接到计算机进行测量结果的显示和记录。

这些系统通常具有高精度和可靠性,并可将测量结果以数字或图形方式呈现,方便用户进行数据分析和处理。

2. 应用领域电子水准仪作为一种高精度的测量仪器,在以下领域得到广泛应用:2.1 建筑工程在建筑工程中,电子水准仪用于测量地面高程的差异,以确保建筑物的水平度和稳定性。

它可以帮助建筑师和工程师准确测量地面的高度,为建设过程提供准确的参考和数据支持,避免建筑物的倾斜和不稳定。

应用场景:- 测量地基的高程差异,保证基础的平整度。

- 检查楼层的水平度,避免出现地面不平或倾斜的问题。

- 在建筑物的装饰施工过程中,测量墙壁、地板和天花板的水平度。

2.2 土木工程在土木工程中,电子水准仪用于测量不同地点之间的高度差,以确定道路、桥梁和隧道等工程的坡度和高程。

它可以准确测量地面的高度变化,为土木工程提供精确的数据,以便进行设计和施工。

应用场景: - 测量工地不同区域之间的高度差,确定土方工程的施工标高。

- 检查道路、桥梁和隧道等工程中的坡度和高程,确保设计要求的达到。

- 在堤坝和水利工程中,测量不同区域之间的高度差,以便调节水位和排水。

电子水平仪原理

电子水平仪原理

电子水平仪原理
电子水平仪是一种使用电子技术来检测物体是否水平的仪器。

其工作原理主要包括加速度传感器和微处理器的组合。

加速度传感器是电子水平仪中最关键的部分,它通常使用微机电系统(MEMS)技术实现。

这种传感器能够测量物体在三个方向上的加速度,并且将所测得的加速度值转换成相应的电信号。

当物体水平时,加速度传感器测得的加速度值应该在水平面上的方向上为零。

微处理器则负责处理加速度传感器所转换得到的信号。

首先,它会将传感器测得的原始数据进行滤波和校准,以确保测量结果的准确性。

然后,微处理器会根据加速度传感器所测得的加速度值来计算物体的倾斜角度。

一般情况下,水平仪会在数码显示屏上显示当前物体的倾斜角度信息。

通过不断地测量和计算,电子水平仪能够实时地反映出物体是否处于水平状态。

如果物体倾斜超过一定的阈值,电子水平仪通常会通过声音或者光线的方式发出警报,以提醒使用者进行调整。

总结来说,电子水平仪的原理基于加速度传感器和微处理器的组合,通过测量和计算物体的倾斜角度来判断其是否处于水平状态,并通过数码显示屏或警报方式向使用者提供准确的水平信息。

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电子水准仪原理培训讲课人:罗迪辉候讲课时间:4小时1.1 概述1963 年Fennel厂研制出了编码经纬仪,加上四十年代已经出现的电磁波测距技术,随着光电技术、计算机技术和精密机械的发展,到八十年代已开始普遍使用电子测角和电子测距技术,然而到八十年代末水准测量还在使用传统仪器。

这是由于水准仪和水准标尺不仅在空间上是分离的,而且两者的距离可以以1米多变化到100米,因此在技术上引起数字化读数的困难。

为现实水准仪读数的数字化,人们进行了近30年尝试,如蔡司厂的RENI 002A已使测微器读数能自动完成,但粗度数还需人工读出并按键输入,与精读数一起存入存储器,因此还算不上真正的电子水准仪,又如利用激光扫平仪和带探测的水准标尺,可以使读数由标尺自动记录,由于这种试验结果还不能达到精密几何水准测量的要求,因此也没有解决水准测量读数自动化的难题。

1990年威特厂首先研制出数字水准仪NA2000。

可以说,从1990年起,大地测量仪器已经完成了从精密光机仪器向光机电测一体化的高技术产品的过渡,攻克了大地测量仪器中水准仪数字化读数的这一最后难关。

到1994年蔡司厂研制出了电子水准仪DiNi10/20,同年拓普康厂也研制出了电子水准仪DL101/102。

这意味着电子水准仪也将普及,并开始了激烈的市场竞争。

同时也说明,目前还是几何水准测量的精度高,没有其它方法可以取代。

GPS技术只能确定大地高,大地高换算成工程上感兴趣的正,还需要知道高程异常,确定高程异常还少不了精密水准测量。

这也是各厂家努力开发电子水准仪的原因之一。

最后还说明了拓普康公司具有较高的技术能力,能在世界上第二批研制出电子水准仪。

电子水准仪具有测量速度快、读数客观、能减轻作业劳动强度、精度高、测量数据便于输入计算机和容易实现水准测量内外业一体化的特点,因此它投放市场后很快受到用户青睐。

国外的低精度高程测量盛行使用各种类型的激光定线仪和激光扫平仪。

因此电子水准仪定位在中精度和高精度水准测量范围,分为两个精度等级,中等精度的标准差为:1.0-1.5mm/Km,高精度的为:0.3--0.4mm/Km。

1.2 电子水准仪的基本原理电子水准仪又称数字水准仪,它是在自动安平水准仪的基础上发展起来的。

它采用条码标尺,各厂家标尺编码的条码图案不相同,不能互换使用。

目前照准标尺和调焦仍需目视进行。

人工完成照准和调焦之后,标尺条码一方面被成象在望远镜分化板上,供目视观测,另一方面通过望远镜的分光镜,标尺条码又被成象在光电传感器(又称探测器)上,即线阵CCD器件上,供电子读数。

因此,如果使用传统水准标尺,电子水准仪又可以象普通自动安平水准仪一样使用。

不过这时的测量精度低于电子测量的精度。

特别是精密电子水准仪,由于没有光学测微器,当成普通自动安平水准仪使用时,其精度更低。

当前电子水准仪采用了原理上相差较大的三种自动电子读数方法:1)相关法(徕卡NA3002/3003)2) 几何法(蔡司DiNi10/20)3) 相位法(拓普康DL101C/102C)1.3 相位法原理拓普康电子水准仪DL101C/102C采用相位法。

标尺的条码象经望远镜、调焦镜、补偿器的光学零件和分光镜后,分成两路,一路成象在CCD线阵上,用于进行光电转换,另一路成象在分划板上,供目视观测。

DL101标尺上部份条码的图案,其中有三种不同的码条。

R表示参考码,其中有三条2mm宽的黑色码条,每两条黑色码条之间是一条1mm宽的黄色码条。

以中间的黑码条的中心线为准,每隔30mm就有一组R码条重复出现。

在每组R码条左边10mm处有一道黑色的B码条。

在每组参考码R的右边10mm处为一道黑色的A码条。

读者不难发现,每组R码条两边的A 和B码条的宽窄不相同,实际上A和B码条的宽度是在0到10mm之间变化,这两种码包含了水准测量时的高度信息。

仪器设计时有意安排了它们的宽度按正弦规律变化。

其中A码条的周期为600mm,B码条的周期为570mm。

当然,R码条组两边的黄码条宽度也是按正弦规律变化的,这样在标尺长度方向上就形成了亮暗强度按正弦规律周期变化的亮度波。

条码的下面画出了波形。

纵坐标表示黑条码的宽度,横坐标市标尺的长度。

实线为A码的亮度波,虚线为B码的亮度波。

由于A 和B两条码变化的周期不同,也可以说A和B亮度波的波长不同,在标尺长度方向上的每一位置上两亮度波的相位差也不同。

这种相位差就好象传统水准标尺上的分划,它可由标出标尺的长度。

只要3能测出标尺底部某处的相位差,也就可由知道该处到标尺底部的高度,因为相位差可以作到和标尺长度一一对应,即具有单值性。

这就是适当选则两亮度波的波长,在DL101中A码的周期为600mm,B码的周期为570mm,它们的最小公倍数为11400mm,因此在3m长的标尺上不会有相同的相位差。

为了确保标尺底端面,或说相位差分划的端点相位差具有唯一性,A和B码的相位在此错过了π/2。

DL-102C的标尺与DL-101C的略有区别,DL-102C的标尺为白底黑条码,A码的波长为330mm,最小公倍数为3300mm。

A和B码在波长底部错开的相位差为π。

DL101-C的标尺与DL -102C的标尺可由互换使用。

当望远镜照准标尺后,标尺上某一段的条码就成象在线阵CCD上,黄条码使CCD产生光电流,随条码宽窄的改变,光电流强度也变化。

将它进行模数转换(A/D)后,得到不同的灰度值。

视距在Δ0.6m时标尺上某小段成象到CCDA上经A/D转换后,得到的不同灰度值(纵坐标),横坐标是CCD 上象素的序号,当灰度值逐一输出时,横轴就代表时间了。

横坐标标记的数字判断,仪器采用了512个象素的线阵CCD。

视距和视线高的信息的测量信号。

如何从上述测量信号中求出A和B两亮度波的相位差呢?下文用测量人员容易理解的方式来说明。

设想纵坐标的灰度值就是表示亮度大小的十进位数字,而且横坐标尺寸已放大到和标尺尺寸一致。

我们用一波长为600mm的正弦曲线中的离散灰度值曲线拟合,就可由得到A波的最大振幅和初相位。

再用波长为570mm的正弦曲线,就可由得到B波的最大振幅和初相位。

我们对最大振幅不太感兴趣,因为随着标尺上的照度不同,最大振幅在不同次数的测量中也不同,对我们求视线高无关紧要。

我们求出的A和B两亮度波的初相位之差就是高度数据。

不过这是与CCD上第一个象素对应的位置到标尺底端面的高度。

我们不难把它换算成CCD中点象素上的相位差,这就好象是中丝读数。

象上述那样人工处理测量信号是很麻烦的,而且很费时间。

在DL系列中则采用快速傅里叶变换(FFT)计算方法将测量信号在信号分析器中分解成三个频率分量。

由A和B两信号的相位求相位差,即得到视线高读数。

这只是初读数。

因为视距不同时,标尺上的波长与测量信号波长的比例不同。

虽然在同一视距上A和B的波长相同,可由求出相位差,或说视线高,但是可以想象其精度并不高。

R码是为了提高读数精度和求视距二安排的。

设两组R码的间距为P(=30mm),它在CCD行阵上成象所占的象素个数为Z,象素宽为D(=25μm),则P在CCD行阵上的成象长度为: L=Z*b (1-5)Z可由一信号分析中得出,b是CCD光敏窗口的宽度,因此l和P都为已知数据。

根据几何光学成象原理,可以象传统仪器用视距丝测量距离的视距测量原理一样求出视距:D=P/l*f (1-6)式中f是望远镜物镜的焦距。

同时还可以求出物象比A=P/l (1-7)于是将测量信号放大到与标尺上的一样时,再进行相位测量,就可以精确得出相位差,即视线高。

电子水准仪的三种测量原理各有奥妙,三类仪器都经受了各种检验和实际测量的考验,能胜任精密水准测量作业。

拓普康公司在原理上能独树一帜,说明该公司具有雄厚的技术实力,市的值得信赖的公司。

1.4 电子水准仪的特点1.4.1电子水准仪的共同特点电子水准仪是以自动安平水准仪为基础,在望远镜光路中增加了分光镜和探测器(CCD),并采用条码标尺和图象处理电子系统二构成的光机电测一体化的高科技产品。

采用普通标尺时,又可象一般自动安平水准仪一样使用。

它与传统仪器相比有以下共同特点:1) 读数客观。

不存在误差、误记问题,没有人为读数误差。

2) 精度高。

视线高和视距读数都是采用大量条码分划图象经处理后取平均得出来的,因此削弱了标尺分划误差的影响。

多数仪器都有进行多次读数取平均的功能,可以削弱外界条件影响。

不熟练的作业人员业也能进行高精度测量。

3) 速度快。

由于省去了报数、听记、现场计算的时间以及人为出错的重测数量,测量时间与传统仪器相比可以节省1/3左右。

4) 效率高。

只需调焦和按键就可以自动读数,减轻了劳动强度。

视距还能自动记录,检核,处理并能输入电子计算机进行后处理,可实线内外业一体化。

1.4.2拓普康DL(C)系列的具体特点拓普康DL系列作为电子水准仪家族中的一员。

以高性能、低价格深受广大用户的欢迎。

DL 系列造型美观、内置功能强、菜单功能丰富、操作界面友好,有各种信息提示,大大方便了实际操作。

主要特点为:1)在字母状态下,可输入数字、大小写字母及常用标点符号如(!“#%§$‘()*_+@<>等)。

2)即可以进行自动测量(用条码标尺,目前可使用三种标尺:铝合金标尺SA-5M、玻璃纤维尺SG-3M和铟钢尺SI-3/T或SI-3),又可以进行人工读数(普通标尺)。

3)有多次测量、自动求平均值,统计测量误差功能。

4)有三种线路水准测量模式:后前前后、后后前前、后前。

给定测量限差值,仪器可自动判断测量现差,超限时提示重测,能自动计算线路闭合差等。

5)DL系列有三种记录模式:即RAM方式,直接存在仪器内部RAM中(128K),可存大约2400组数据:RS-232C方式,可通过电缆将测量数据存到外接计算机或用户开发的电子手簿,进行联机实时测量:OFF方式,测量结果只显示在仪器屏幕上,不进行存储。

DL系列主机内存可存储约1100个点的数据,并在前一型号DL系列基础上增加了PCMCIA卡存储功能。

目前,PCMCIA 卡的容量主要有256K、512K、1M。

6)虽然仪器的显示屏较小,但保存在仪器内部的测量结果可在仪器上用SRCH键进行查阅。

7)具有高程放样和测量水准支点的功能。

8)当测量键不起作用时(如光线太暗、遮挡太多时),可输入人工测量的高程和平距读数,以使线路水准测量程序能继续进行。

9)有倒置标尺功能,适合于天花板、地下水准测量。

10)DL(C)系列具有独立的测距功能可方便地用于前、后视距离测量,精度为1Cm至5Cm 11)可用来概略测定水平角,精度到1度或1gon。

12)标尺为等间距分划,可以象检验普通水准标尺一样,检验它的分划误差。

13)仪器有i角检验程序,在野外可方便地进行i角检验。

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