如圖4-11所示，欲測定A、B兩點間的距離D，可在A點安置能發(fā)射和接收光波的光電測距儀，在B點設置反射棱鏡，光電測距儀發(fā)出的光束經(jīng)棱鏡反射后，又返回到測距儀。通過測定光波在AB之間傳播的時間t，根據(jù)光波在大氣中的傳播速度c，按下式計算距離D:



4-11



光電測距儀根據(jù)測定時間t的方式，分為直接測定時間的脈沖測距法和間接測定時間的相位測距法。高精度的測距儀，一般采用相位式。



相位式光電測距儀的測距原理是:由光源發(fā)出的光通過調(diào)制器后，成為光強隨高頻信號變化的調(diào)制光。通過測量調(diào)制光在待測距離上往返傳播的相位差φ來解算距離。



相位法測距相當于用“光尺”代替鋼尺量距，而λ/2為光尺長度。



相位式測距儀中，相位計只能測出相位差的尾數(shù)ΔN，測不出整周期數(shù)N，因此對大于光尺的距離無法測定。為了擴大測程，應選擇較長的光尺。為了解決擴大測程與保證精度的矛盾，短程測距儀上一般采用兩個調(diào)制頻率，即兩種光尺。例如:長光尺稱為粗尺f1=150kHz，λ1/2=1 000m，用于擴大測程，測定百米、十米和米；短光尺稱為精尺f2=15MHz，λ2/2=10m，用于保證精度，測定米、分米、厘米和毫米。







二、光電測距儀及其使用方法



1．儀器結(jié)構(gòu)



主機通過連接器安置在經(jīng)緯儀上部，經(jīng)緯儀可以是普通光學經(jīng)緯儀，也可以是電子經(jīng)緯儀。利用光軸調(diào)節(jié)螺旋，可使主機的發(fā)射——接受器光軸與經(jīng)緯儀視準軸位于同一豎直面內(nèi)。另外，測距儀橫軸到經(jīng)緯儀橫軸的高度與覘牌中心到反射棱鏡高度一致，從而使經(jīng)緯儀瞄準覘牌中心的視線與測距儀瞄準反射棱鏡中心的視線保持平行，



配合主機測距的反射棱鏡，根據(jù)距離遠近，可選用單棱鏡1500m內(nèi)或三棱鏡2 500m內(nèi)，棱鏡安置在三腳架上，根據(jù)光學對中器和長水準管進行對中整平。



2．儀器主要技術(shù)指標及功能



短程紅外光電測距儀的最大測程為2 500m，測距精度可達±3mm+2×10-6×D其中D為所測距離；最小讀數(shù)為1 mm；儀器設有自動光強調(diào)節(jié)裝置，在復雜環(huán)境下測量時也可人工調(diào)節(jié)光強；可輸入溫度、氣壓和棱鏡常數(shù)自動對結(jié)果進行改正；可輸入垂直角自動計算出水平距離和高差；可通過距離預置進行定線放樣；若輸入測站坐標和高程，可自動計算觀測點的坐標和高程。測距方式有正常測量和跟蹤測量，其中正常測量所需時間為3s，還能顯示數(shù)次測量的平均值；跟蹤測量所需時間為0.8s，每隔一定時間間隔自動重復測距。



3．儀器操作與使用



1安置儀器 先在測站上安置好經(jīng)緯儀，對中、整平后，將測距儀主機安裝在經(jīng)緯儀支架上，用連接器固定螺絲鎖緊，將電池插入主機底部、扣緊。在目標點安置反射棱鏡，對中、整平，并使鏡面朝向主機。



2觀測垂直角、氣溫和氣壓 用經(jīng)緯儀十字橫絲照準覘板中心，測出垂直角α。同時，觀測和記錄溫度和氣壓計上的讀數(shù)。觀測垂直角、氣溫和氣壓，目的是對測距儀測量出的斜距進行傾斜改正、溫度改正和氣壓改正，以得到正確的水平距離。



3測距準備 按電源開關(guān)鍵“PWR”開機，主機自檢并顯示原設定的溫度、氣壓和棱鏡常數(shù)值，自檢通過后將顯示“good”。



若修正原設定值，可按“TPC”鍵后輸入溫度、氣壓值或棱鏡常數(shù)一般通過“ENT”鍵和數(shù)字鍵逐個輸入。一般情況下，只要使用同一類的反光鏡，棱鏡常數(shù)不變，而溫度、氣壓每次觀測均可能不同，需要重新設定。



4距離測量 調(diào)節(jié)主機照準軸水平調(diào)整手輪或經(jīng)緯儀水平微動螺旋和主機俯仰微動螺旋，使測距儀望遠鏡精確瞄準棱鏡中心。在顯示“good”狀態(tài)下，精確瞄準也可根據(jù)蜂鳴器聲音來判斷，信號越強聲音越大，上下左右微動測距儀，使蜂鳴器的聲音最大，便完成了精確瞄準，出現(xiàn)“*”。



精確瞄準后，按“MSR”鍵，主機將測定并顯示經(jīng)溫度、氣壓和棱鏡常數(shù)改正后的斜距。在測量中，若光速受擋或大氣抖動等，測量將暫被中斷，此時“*”消失，待光強正常后繼續(xù)自動測量；若光束中斷30秒，須光強恢復后，再按“MSR”鍵重測。



斜距到平距的改算，一般在現(xiàn)場用測距儀進行，方法是:按“V／H”鍵后輸入垂直角值，再按“SHV”鍵顯示水平距離。連續(xù)按“SHV”鍵可依次顯示斜距、平距和高差。







三、光電測距的注意事項



1氣象條件對光電測距影響較大，微風的陰天是觀測的良好時機。



2測線應盡量離開地面障礙物1.3m以上，避免通過發(fā)熱體和較寬水面的上空。



3測線應避開強電磁場干擾的地方，例如測線不宜接近變壓器、高壓線等。



4鏡站的后面不應有反光鏡和其他強光源等背景的干擾。



5要嚴防陽光及其他強光直射接收物鏡，避免光線經(jīng)鏡頭聚焦進入機內(nèi)，將部分元件燒壞，陽光下作業(yè)應撐傘保護儀器。







四、全站儀簡介



在電子經(jīng)緯儀支架上可以加裝紅外測距儀，與電子手簿相結(jié)合，可組成全站儀，能同時顯示和記錄水平角、垂直角、水平距離、斜距、高差、點的坐標數(shù)值等。大致測量過程如下:



1在測站點安置電子經(jīng)緯儀；在電子經(jīng)緯儀上連接安裝光電測距儀；在目標點安置反光棱鏡。



2用電子經(jīng)緯儀瞄準反光棱鏡的覘牌中心，操作鍵盤，在顯示屏上顯示水平角和垂直角。



3用光電測距儀瞄準反光棱鏡中心，操作鍵盤，測量并輸入測量時的溫度、氣壓和棱鏡常數(shù)，然后置入天頂距即電子經(jīng)緯儀所測垂直角，即可顯示斜距、高差和水平距離。



4再輸入測站點到照準點的坐標方位角及測站點的坐標和高程，即可顯示照準點的坐標和高程。



另外， 電子手簿中可儲存上述數(shù)據(jù)，最后輸入計算機進行數(shù)據(jù)處理和自動繪圖。近些年來，這種全站型電子速測儀已逐步被自動化程度更高、功能更強大的全站儀所取代。