第3章 经纬仪的检验和校正、误差来源、电子经纬仪(3)

设X为光栅编码盘相对移动量，Y为莫尔条 纹移动量，则有： Y X ctg X / 其中， 3438 或
(d / )
其中w为纹距，d为栅距。 莫尔条纹的位移放大作用：当光栅相对移 动一个栅距d时，条纹移动一个宽度周期 w 。
光栅度盘的下面放臵一个发光二极管，上 面是一个与光栅度盘形成莫尔条纹的指示光 栅，指示光栅的上面是光电接收器。发光二极 管、指示光栅和光电接收器的位臵不动，光栅 度盘随望远镜一起转动。随着莫尔条纹的移 动，发光二极管将产生按正弦规律变化的电信 号，将此信号整形，可变成矩形脉冲信号，对 矩形脉冲信号计数，即可求得度盘旋转的角度。
二、电子经纬仪显示屏及操作键盘
特点：自动读数、 记录、计算。
三、电子经纬仪的使用 用电子经纬仪进行角度测量时，其操作方 法与光学DJ6经纬仪的操作方法基本一致。现以 ET-02型电子经纬仪来说明仪器的使用。 1、在测站上安臵仪器，对中、整平与光学经纬 仪相同。 2、开机，按ON/OFF键，水平转动照准部和上 下转动望远镜，使仪器初始化，显示屏自动 显示水平度盘和竖直度盘以及电池容量信息。
3、测量数据处理自动化。
电子经纬仪采用光电扫描度盘和自动显示系 统，根据光电扫描度盘获取电信号的原理不 同，电子经纬仪的测角系统也不同，主要有以 下三种： （1）编码度盘测角系统 （2）光栅度盘测角系统 （3）动态测角系统 其中光栅度盘测角方法使用较为广泛。
一、光栅度盘测角系统的测角原理 1、光栅：均匀地刻有许多等间隔细线的直尺 或圆盘。 ★ 光栅的基本参数：刻线密度（每毫米的刻线纹数） 和栅距。 2、栅距：栅线宽度a与缝隙宽度b之和d （d=a+b）。通常a=b
因为
M1=M+c， M2=M′-c，M-M′=±180 所以
M=1/2(M1+M2 ±180°) c=1/2(M1-M2 ±180°)
由此，可得出结论： （1）盘左和盘右读数不相差180°，即有2倍视准误差 存在； （2）在盘右位臵进行校正时，需先计算出正确读数 M′。 （3）用盘左盘右两个位臵观测同一目标，取其平均值 作为该方向一测回的方向值，可消除视准误差的影响。
检校方法
管水准轴

e
e/2

盘 平度 水
度盘 水平
水准轴 管 管水准轴

水平面 水平度盘 水平面
水平度盘
垂直轴 垂直轴 垂直轴
垂直轴
4、校正 ① 用脚螺旋调一半； ② 用水准管校正螺旋调一半。
校正螺丝
此项检校需反复进行，直至仪器旋转到任意方 向气泡都居中。
（三）十字丝竖丝的检验校正
1 2 3
（二）水准管轴垂直于竖轴的检验与校正
1、检校目的 管水准器水准轴与水平度盘平行 2、检验原理
管水准轴
若仪器满足条件，管水准 器水准轴与水平度盘平行
水平度盘
垂直轴
支架等高
3、检验方法 ① 仪器粗平：圆水准器 气泡居中。 ② 水准管平行某两个脚 螺旋，使水准管气泡 居中。 ③ 照准部旋转180°， 若气泡仍居中，则 满足要求，若气泡 偏离，则需校正。
对于DJ6级光学经纬仪除了其主要几何轴线应满 足上述要求外，还要对光学对点器是否正确地发挥 了效用进行检验和校正，以确保仪器中心和测站点 位于同一铅垂线上；还有，为了便于在观测水平角 时用竖丝去瞄准目标，还要求十字丝竖丝垂直于横 轴。 另外，在作垂直角观测时，为了计算上的方便， 应使竖盘指标差接近于零。
四、经纬仪检验与校正的内容
1、光学对点器效用正确性的检校
2、水准管轴垂直于竖轴（ LL⊥VV ）
3、十字丝竖丝垂直于横轴（ 竖丝⊥HH ,十字丝纵丝
应处于铅垂面内） 4、视准轴垂直于横轴（ CC⊥HH） 5、横轴垂直于竖轴（ HH⊥VV） 6、垂直度盘指标差 x 近于零
（一）光学对点器效用正确性的检验与校正
第三章 角度测量
§3.5 经纬仪的检验与校正 §3.6 角度测量中的误差分析与注意事项 §3.7 电子经纬仪
§3.5 经纬仪的检验与校正
一、经纬仪检校的目的
确保经纬仪各轴线间保持正确的几何关系，使经 纬仪处于良好的正常使用状态，能够正确的测角。
Байду номын сангаас
二、仪器检校原则
不受未检校项目的影响 不破坏已检校项目的结果
三、外界条件的影响
外界条件的影响比较复杂，应选择有利的观
测条件，尽量避免不利因素对测量的影响。
1、温度的影响（打伞遮阳）
2、大气折光的影响（选择良好的天气观测）
§3.7 电子经纬仪
电子经纬仪是一种采用光电元件实现测角自动化、 数字化的电子测角仪器。
特点：
1、采用电子测角系统，
自动显示测量结果；
2、可与测距仪组成全站仪；
§3.6 角度测量中的误差分析与注意事项
一.仪器误差
主要包括仪器检校后的残余误差和仪器制造、 加工不完善所引起的误差。 1、视准轴误差（2c值，盘左、盘右取平均可消除） 2、横轴倾斜误差（i角，盘左、盘右取平均可消除）
3、度盘偏心差（照准部旋转中心与水平度盘分划中
心不重合，盘左、盘右取平均可消除） 4、度盘刻划误差（度盘刻划不均匀，测回间变换 度盘可减弱） 5、竖轴倾斜误差（盘左、盘右取平均不可消除，
3、选择角度增量方向为顺时针方向Hr（R/L）； 选择角度单位为360°，即度、分、秒 （UNIT）；选择竖直角测量模式为天顶距Vz （V/﹪）。 4、瞄准第一个目标，将水平角设置为 0°00′00″（0SET）。转动照准部瞄准另 一个目标，则显示屏上直接显示水平读盘角 值读数并记录。 5、进行下一步测量工作。 6、结束测量，按ON/OFF键关机。
P P ctg i 2D
1 2
2、校正（专业人员进行）
① 墙上定出P1、P2的中点PM ； ②利用盘右位臵，调节水平微 动，瞄准PM ，将望远镜上仰 （十字丝交点必偏离P点，至 P＇点； ③校正横轴一端支架上的 偏心环，使横轴一端升高 或降低，移动十字丝， 精确瞄准P ；
（六）竖盘指标差的检验与矫正
1、检验 ①仪器整平 ②用十字丝竖丝最上端精确对准远处一明显目标点， 固定水平制动螺旋和望远镜制动螺旋，徐徐转动望 远镜微动螺旋，若目标点始终不离开竖丝，说明此 条件满足；否则应校正 2、校正 ①用十字丝的交 点瞄准P点。 ②用十字丝的校 正螺旋调整。
（四）视准轴垂直于横轴（2c）的检验与校正
1、检验 ① 盘左瞄准远处一点p，读数为M1， M= M1+c ② 盘右瞄准p，读数M2 , M±180°= M2-c
2、校正
①利用盘右位臵，根据公式M=1/2(M1+M2 ±180°)计
算正确读数M±180°，转动照准部微动螺旋，使指
标线指向正确读数；
②此时，十字丝交点偏离目标p点，利用校正针调节十
字丝校正螺丝，使十字丝交点对准p点即可；
（五） 横轴垂直于竖轴的检验与校正
1、检验 ①距墙壁20~30m安臵仪器，墙壁上高处选一明 显目标P，αΡ≥30°； ②盘左：瞄P，望远镜水平，读数P1，标出P1 ； ③盘右：瞄P，望远镜水平，读数P2 ，标出P2 ； ④若P1、P2重合或位于同一铅垂线上,则满足要 求，否则需校正。
• 若视准轴不垂直于横轴，在盘左位 置，十字丝交点偏到K′点（比正确 的K点偏右），视准轴偏斜了一个 小角度c，c称为视准误差。若用此 偏斜的视准轴瞄准同一P时，望远 镜带着照准部必须沿水平度盘顺时 针多旋转一个小角度c，这样，M1 读数比正确的读数M就增大了一个 c角，即:M1=M+c • 在盘右位置，原盘左时的K′点，转 到正确的K点左边K"点位置，用它 瞄准原P点时，望远镜带着照准部 必须沿水平度盘逆时针多旋转一个 小角度c，此时度盘读数M2 比正确 读数M′少了一个c角，即M2=M′-c
1、照准部上的光学对点器 整置仪器后，旋转照准部于不同位置，并 在地面纸上标定十字丝中心照准点1、2…,若各 点重合，说明光学对点器正确。否则需调整转 向棱镜螺丝，使之照准各点的中心位置。 2、基座上的光学对点器 悬挂垂球，标定垂球尖位置，若十字丝 中心和该点重合，说明光学对点器正确。否 则需调整转向棱镜螺丝，使之照准该点。
精确整平可减弱）
二、观测误差
1、仪器对中误差（与偏心距成正比，与视线边长
成反比，当水平角接近180˚时
影响最大；精确对中可减弱） 2、仪器整平误差（精确整平，一测回内气泡偏离不 能超过2格，否则，测回间重新整平 ） 3、目标偏心差（与偏心距成正比，与视线边长 成反比；瞄准目标底部可减弱）
4、照准误差（消除视差，精确瞄准） 5、读数误差（消除视差，认真读数）
③ M=1/2(M1+M2 ±180°)
④ c=1/2(M1-M2 ±180°)
当c=0时，此项条件满足。否则，需校正。
• 视准轴不垂直于横轴 ， 是由于十字丝交点位置 不正确引起的。如图所 示，K点为十字丝交点的 正确位置，视准轴垂直 于横轴HH。当经纬仪以 盘左位置瞄准同高目标 时，水平度盘读数指标 在左，读数为M；盘右 位置瞄准时，读数指标 在右，读数为M′，两读 数相差180°，即 • M-M′=±180
1、检验 ① 仪器整平，用盘左、盘右分别瞄准大致水 平方向的 P点，读数为L，R。 ② 计算竖直角和指标差 α =（R－L－180°）/2 X=(L＋R－360°)/2 DJ6: 若 X≤60″，满足要求， 若 X>60″ ，需要校正。 2、校正 ①盘右瞄准P点； ②调节指标水准管微动螺旋，使竖盘读数 为：R＝α＋x＋270° ③调节指标水准管校正螺丝，使气泡居中。
三、经纬仪的主要轴线及其应满足的几何条件
主要轴线： 竖轴 VV 水准管轴 LL 横轴 HH 视准轴 CC 几何关系： LL VV CC HH HH VV 望远镜十字丝竖丝
HH
•
由于仪器在出厂时，已严格保证水平度盘与竖 轴的垂直，故当竖轴处于铅垂位臵时，水平度盘即 处于水平状态。竖轴的铅垂位臵是利用照准部水准 管气泡居中，即水准管轴水平来实现的。满足了 LL⊥VV，就能使竖轴铅垂，水平度盘处于水平位 臵。 • CC⊥HH和HH⊥VV在于保证得到竖直的视准 平面。CC⊥HH时，视准面为一平面，否则，视准 面成了两个对顶的锥面；HH⊥VV时，视准平面就 成为竖直的平面，否则就成为一倾斜的平面。
栅线为不透光区，缝隙为透光区，在圆形 光栅盘上下对应位臵装上光源和接收器，并可 随照准部相对于光栅盘移动，由计数器累积移 动的栅距数，从而求得所转动的角度值。 因为光栅盘上没有绝对度数，而是累计之 数，因而称光栅盘为增量式度盘，此读数系统 为增量式读数系统。
3、莫尔条纹 将两块密度相同 的光栅重叠，并使 它们的刻线相互倾 斜一个很小的角 度，此时便会出现 明暗相间的条纹， 该条纹称为莫尔条 纹。 特点 （1）两光栅间的夹角越小，条纹越粗，明暗条纹间隔也 越大； （2）条纹的亮度成呈周期变化。