08 电磁波测距
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6. 电池及时充电
c0 =299792458 m/ s
式中c0为光在真空中的速度 ng为光在大气中传输折射率
Ls
2
c0 2n g f
称为光尺
D Ls ( N N )
讨论：
1. 频率f1=15MHz , LS1=? , f2=150kHz , LS2=?
2. 当分辩率为1/1000时，LS1 , LS2 测距精度为多少？
光栅度盘测角系统——增量式测角系统
动态测角系统——计时测角度盘和光电动态扫描绝对式 测角系统。
瑞士WILD厂T2000
一、编码度盘测角系统
二、光栅度盘测角系统
a：光栅 宽度 b：缝隙 宽度
d：栅距
θ：两光栅之间 的倾角
w
d
例： 80m m， 刻线： 12500 ，栅距: 1 44 条 20 w 172d
二、动态测角系统
LS: 固定光栅（零分划线） LR: 活动光栅（指标线）
3600 0 : 栅距 21 05 1024
n0
粗测：度盘上每90°有一个标志分划。LS 起动 LR 计数关闭， 可统计相应时间，T0为φ所对应时间。
ni Ti T0
利用4个 ni 比较剔除粗差，取平均为 n，测 出角可能是φ ，也可能是360°－ φ
测距仪如何将相位测量信号变成数字信号
机内参考信号
参考信号方波
测距信号 测距方波 相位控制 计数脉冲
φ
△φ
计数显示
计数脉冲
讨论：
1. 相位法测距中N无法测定，如何解决测距问题？ 2. 2 km测程测距仪如何选定频率？
f1=15MHz,
f2=75kHz ,
LS1=10m,
LS2=2000m
分辩率1mm
ng f t, e, p t 120
c0 Ls , 2ng f
p 760mmHg
c0 f 2ng Ls
f 14985455 Hz
0.029 . p D0 28 .2 1 0.0037 t
三、 倾斜改正
D0 D cos( )
D′
α
D0
测距仪检测
1. 仪器标称精度：±（3mm+2ppm· D） ppm=1×10-6
电磁波测距
电磁波测距原理
通过测定电磁波在测线两端往反传播的时间△ｔ进 行测距的方法。
A
B D
1 D t c 2
式中c为电磁波在大气中的传播速度
棱镜
测距仪按测距原理分类 一、脉冲法测距
当测距仪发出光脉冲（或电脉冲），经反光镜反射（或 被测物体反射），回到测距仪。测定接收光脉冲和发射脉冲 时间差△t，按 D 1 t c 式计算距离，称脉冲法测距。
5. 工作环境温度：
-20℃ ~ +50℃
全站仪测量模式
1. 角度测量模式：可进行水平角、竖直角测量 2. 距离测量模式：跟踪测量、快速测量、高精度测量 3. 组合测量模式：水平角、平距、高差测量 4. 放样测量模式 5. 坐标测量模式
全站仪操作
1. 全站仪、反光镜安置、对中、整平
2. 开机：联接电源、开电源
光速测距仪 红外测距仪
激光测距仪
声波测距仪 按 测 程 分： 超 短程 ≤100m 短程 ≤5km 中程 ≤ 15km ＞5km 远程 ＞ 15km
电子经纬仪
比较
度盘
测角方法 计录方法
光学经纬仪
光学度盘 人工读数 人工记录
电子经纬仪
电子度盘 电子测角 自动记录
电子经纬仪测角原理
编码度盘测角系统——绝对式测角系统
2
讨论：
测距精度为1cm，时间 测量精度是多少？
调制光
GaAs发光管
光 强
光 强
t
t
二、相位法测距原理 φ
2π
A DAB B DAB
反光镜 Δφ
t 2ft
N 2
c0 1 c N 2 D c t 2 2 2f 2n g 2f c0 N 2 LS N N 2n g f
3. 测前准备：选择测角模式
输入仪器常数
输入气象参数
4. 瞄准目标、测量
5. 测试完毕关机
全站仪使用注意事项
1. 强阳光或雨天要撑伞，防止阳光直射物镜，防止雨 淋测距仪，以免发生短路。 2. 镜站应避开反射物体。 3. 主机避开高压线、变电所等强电场干扰源。 4. 测量结束关机，勿带电迁站。
5. 运输中防潮、防震
全站仪的主要技术指标
1. 测角精度： ±0.5″、 ± 1″、 ± 2″、 ±5″、 ±10″ 2. 测距精度： 3. 测程：
±( ALeabharlann Baidumm + B×10-6 D ) A=3， B=2
900m/单棱镜 ， 1200m/3棱镜
4. 最小读数及测距时间：
精测模式：1 mm ，2.5s (首次4.5s) 粗测模式：10 mm ，0.5s (首次3.0s) 跟踪模式：5 mm ，0.3s 测角时间：0.3s (首次2.5s)
2. 仪器检验： 由计量单位进行
①测距频率检验：频率稳定度1×10-6 , 15MHz容许差多少？ ②周期误差检测
相位误差
测 距 矢 量
合成矢量 固定误差矢量
相位误差
3. 加常数、乘常数测定：在基线场进行
vij k d ij d0 R d ij Dij
测距仪分类
按 光 源 分：微波测距仪
3. 徕卡 TC—305 全站仪 （瑞士）
TOPOCON （拓普康） GTS-212 全站仪 （日本）
蔡司
Eita 55 全站仪 (德国)
徕卡 TC—305 全站仪 （瑞士）
全站仪的构造
同轴 红外测距仪 异轴 电子经纬仪 显示器 操作键盘
1. 全站仪主机：
电池
、七镜 角反光镜：单镜、三镜 2. 附件脚架 快速对中杆
分辩率2m
精测距
粗测距 仪器测距
5.421
184 1845.421m
红外测距仪工作原理图
测距成果计算
一、仪器常数改正
加常数 k ： 原因：发光管的发射面、接收管接收面，反光 镜的等效反射面与反光镜中心不一致;
乘常数 R ： 原因：振荡器频率变化，发光管相位不均匀。
二、 气象改正
仪器设计气象参数：
精测：利用测相技术即可得到△φ，利用计数即可得到角度 测 量小数部分。
全站仪极其使用
全站仪——能同时完成测距、测角、测高功能的仪器。
全站仪分类： 光学经纬仪+测距仪 积木式（分离式）： 一体化 我校全站仪种类： 1. TOPOCON （拓普康）GTS-212 全站仪（日本） 2. 蔡司 Eita 55 全站仪 (德国) 电子经纬仪+测距仪
c0 =299792458 m/ s
式中c0为光在真空中的速度 ng为光在大气中传输折射率
Ls
2
c0 2n g f
称为光尺
D Ls ( N N )
讨论：
1. 频率f1=15MHz , LS1=? , f2=150kHz , LS2=?
2. 当分辩率为1/1000时，LS1 , LS2 测距精度为多少？
光栅度盘测角系统——增量式测角系统
动态测角系统——计时测角度盘和光电动态扫描绝对式 测角系统。
瑞士WILD厂T2000
一、编码度盘测角系统
二、光栅度盘测角系统
a：光栅 宽度 b：缝隙 宽度
d：栅距
θ：两光栅之间 的倾角
w
d
例： 80m m， 刻线： 12500 ，栅距: 1 44 条 20 w 172d
二、动态测角系统
LS: 固定光栅（零分划线） LR: 活动光栅（指标线）
3600 0 : 栅距 21 05 1024
n0
粗测：度盘上每90°有一个标志分划。LS 起动 LR 计数关闭， 可统计相应时间，T0为φ所对应时间。
ni Ti T0
利用4个 ni 比较剔除粗差，取平均为 n，测 出角可能是φ ，也可能是360°－ φ
测距仪如何将相位测量信号变成数字信号
机内参考信号
参考信号方波
测距信号 测距方波 相位控制 计数脉冲
φ
△φ
计数显示
计数脉冲
讨论：
1. 相位法测距中N无法测定，如何解决测距问题？ 2. 2 km测程测距仪如何选定频率？
f1=15MHz,
f2=75kHz ,
LS1=10m,
LS2=2000m
分辩率1mm
ng f t, e, p t 120
c0 Ls , 2ng f
p 760mmHg
c0 f 2ng Ls
f 14985455 Hz
0.029 . p D0 28 .2 1 0.0037 t
三、 倾斜改正
D0 D cos( )
D′
α
D0
测距仪检测
1. 仪器标称精度：±（3mm+2ppm· D） ppm=1×10-6
电磁波测距
电磁波测距原理
通过测定电磁波在测线两端往反传播的时间△ｔ进 行测距的方法。
A
B D
1 D t c 2
式中c为电磁波在大气中的传播速度
棱镜
测距仪按测距原理分类 一、脉冲法测距
当测距仪发出光脉冲（或电脉冲），经反光镜反射（或 被测物体反射），回到测距仪。测定接收光脉冲和发射脉冲 时间差△t，按 D 1 t c 式计算距离，称脉冲法测距。
5. 工作环境温度：
-20℃ ~ +50℃
全站仪测量模式
1. 角度测量模式：可进行水平角、竖直角测量 2. 距离测量模式：跟踪测量、快速测量、高精度测量 3. 组合测量模式：水平角、平距、高差测量 4. 放样测量模式 5. 坐标测量模式
全站仪操作
1. 全站仪、反光镜安置、对中、整平
2. 开机：联接电源、开电源
光速测距仪 红外测距仪
激光测距仪
声波测距仪 按 测 程 分： 超 短程 ≤100m 短程 ≤5km 中程 ≤ 15km ＞5km 远程 ＞ 15km
电子经纬仪
比较
度盘
测角方法 计录方法
光学经纬仪
光学度盘 人工读数 人工记录
电子经纬仪
电子度盘 电子测角 自动记录
电子经纬仪测角原理
编码度盘测角系统——绝对式测角系统
2
讨论：
测距精度为1cm，时间 测量精度是多少？
调制光
GaAs发光管
光 强
光 强
t
t
二、相位法测距原理 φ
2π
A DAB B DAB
反光镜 Δφ
t 2ft
N 2
c0 1 c N 2 D c t 2 2 2f 2n g 2f c0 N 2 LS N N 2n g f
3. 测前准备：选择测角模式
输入仪器常数
输入气象参数
4. 瞄准目标、测量
5. 测试完毕关机
全站仪使用注意事项
1. 强阳光或雨天要撑伞，防止阳光直射物镜，防止雨 淋测距仪，以免发生短路。 2. 镜站应避开反射物体。 3. 主机避开高压线、变电所等强电场干扰源。 4. 测量结束关机，勿带电迁站。
5. 运输中防潮、防震
全站仪的主要技术指标
1. 测角精度： ±0.5″、 ± 1″、 ± 2″、 ±5″、 ±10″ 2. 测距精度： 3. 测程：
±( ALeabharlann Baidumm + B×10-6 D ) A=3， B=2
900m/单棱镜 ， 1200m/3棱镜
4. 最小读数及测距时间：
精测模式：1 mm ，2.5s (首次4.5s) 粗测模式：10 mm ，0.5s (首次3.0s) 跟踪模式：5 mm ，0.3s 测角时间：0.3s (首次2.5s)
2. 仪器检验： 由计量单位进行
①测距频率检验：频率稳定度1×10-6 , 15MHz容许差多少？ ②周期误差检测
相位误差
测 距 矢 量
合成矢量 固定误差矢量
相位误差
3. 加常数、乘常数测定：在基线场进行
vij k d ij d0 R d ij Dij
测距仪分类
按 光 源 分：微波测距仪
3. 徕卡 TC—305 全站仪 （瑞士）
TOPOCON （拓普康） GTS-212 全站仪 （日本）
蔡司
Eita 55 全站仪 (德国)
徕卡 TC—305 全站仪 （瑞士）
全站仪的构造
同轴 红外测距仪 异轴 电子经纬仪 显示器 操作键盘
1. 全站仪主机：
电池
、七镜 角反光镜：单镜、三镜 2. 附件脚架 快速对中杆
分辩率2m
精测距
粗测距 仪器测距
5.421
184 1845.421m
红外测距仪工作原理图
测距成果计算
一、仪器常数改正
加常数 k ： 原因：发光管的发射面、接收管接收面，反光 镜的等效反射面与反光镜中心不一致;
乘常数 R ： 原因：振荡器频率变化，发光管相位不均匀。
二、 气象改正
仪器设计气象参数：
精测：利用测相技术即可得到△φ，利用计数即可得到角度 测 量小数部分。
全站仪极其使用
全站仪——能同时完成测距、测角、测高功能的仪器。
全站仪分类： 光学经纬仪+测距仪 积木式（分离式）： 一体化 我校全站仪种类： 1. TOPOCON （拓普康）GTS-212 全站仪（日本） 2. 蔡司 Eita 55 全站仪 (德国) 电子经纬仪+测距仪