文档介绍：第四章精密距离测量?§1 长度基准和因瓦基线尺?§2 电磁波测距的基本原理和方法?§3 相位式测距仪?§4 电磁波测距误差及仪器的检验?§5 仪器的简单操作与成果整理§1 长度基准和因瓦基线尺一、长度基准所有长度,都必须用一种统一的、固定的长度单位来表示。这种统一的、固定的长度单位就是长度基准。 ①米的最初定义具有国际统一性的长度单位是 1800 年着手准备的。 1875 年国际米制公约建立,规定: “通过巴黎的地球子午线的四千万分之一的长度为一米”(米的最初定义)。并用白金制成标尺,称一米“白金原器”。1886 年复制了三十一支铂铱合金杆尺,称“法尺”(参见武测、同济合编《控制测量学》 P172 图 4-1 )。②米定义的第一次变更——实物基准法尺中,第六号法尺长度恰好与白金原器长度相同。 1889 年米制公约国际计量大会上通过决定,以第六号法尺两条刻线间的距离作为一米的定义值(米定义的第一次变更)。其精度为 ×10 -7 。这根法尺定为“国际法尺”,又称“国际米原器”,安放在巴黎国际计量局的地下室内。各国分得的三十根法尺依国际法尺来检定,这样全世界的长度都统一起来了。这一长度基准称“实物基准”。实物基准有许多缺点: 1)精度不适应现代科技发展的要求; 2)若意外损毁,难于复制; 3)由于物质内部结构随时间变化引起两条刻线间距离变化,从而无法保证国际米原器所规定的精度。③米定义的第二次变更——自然基准为了把最高长度基准长期保存下来, 1907 年国际计量大会决议,暂定镉红谱线在 15℃, 760mmHg 时的波长的 倍为一米。这是第一代的“自然基准”。也称“光原尺”。 1960 年国际计量大会正式决定废除以实物基准来定义“米”的规定,而采用性能更为优越的氪 86的橙黄谱线,将米定义为: “米的长度等于氪 86( Kr 86)原子在2P 10到5D 5能级间跃迁,真空辐射波长的 倍”(米定义的第二次变更)。其精度为 1×10 -8,经过改进可达 4×10 -9。④米定义的第三次变更随着科学的进步, 1967 年秒的定义由地球自转一周所用时间的 1/86400 改为“秒是铯 133原子基态的两个超精密能级间跃迁辐射的 9192631770 个周期的持续时间”。实现这个定义的装置为原子钟,其精度为百万亿分之一,即五百万年不差一秒。同时,激光诞生。通过特殊方法对激光输出频率进行稳频,使其稳定性和复现性优于百亿分之一, 1969 年成功测量了甲烷稳频 ?m 氦氖激光器输出频率及波长的绝对值,得到真空光速值为 299792458m /s。又经过 10年的研究与验证,终于在 1983 年10月20 日法国巴黎举行的第 17 届国际计量大会上,再次通过了米的新定义: “米是光在真空中,在 1/299792458 秒的时间间隔内所经过的距离”(米定义的第三次变更)。米的新定义的特点:把真空中光速作为一个固定不变的基本物理常数,长度可以通过时间或频率测量间接导出,从而使长度单位和时间单位结合了起来。总的说,国际米原器,氪 86谱线波长,根据稳频激光器建立的新长度,都是最高长度基准。凡是按它们复制,逐级传递得到的长度,都属于国际长度统一系统。 、同济合编《控制测量学》 P173 倒数第四段~ P174 第一段。 1960 年和 1961 年,我国曾分别用中、苏检定的基线尺, 对西安 600m 长度的标准基线进行了测量和计算,结果是: 使用前苏联检尺测量—— 使用中国检尺测量—— 600m 基线上的差值 20μm ,反推两国 3M 工作基准尺的差异为 20μ m /200 = μ m 。相当于 1/30000000 。可见中国与前苏联的长度基准一致。从1953 年起, 由这些基准传递到我国 24m 基线尺的长度和我国大地网中的起始边长,也都属于统一的国际长度基准系统。二、因瓦基线尺及其量距与计算(阅读) 练****及作业: 1. 阅读武测、同济合编《控制测量学》§ 4-1 、§ 4-2 §2 电磁波测距的基本原理和方法一、电磁波测距的基本原理 D ctD 22 1?发射波反射波 AB D 电磁波测距,是通过测定电磁波在所测距离上往返传播时间 t 2D,按下式计算待测距离的式中 c——光在空气中的传播速度二、测距的基本方法电磁波测距仪,按测定电磁波往返时间 t 2D的方式不同,分为脉冲式和相位式两种。主波回波时钟振荡器电子门发射系统接收系统合作目标运算 : 优点:可发出高功率光脉冲(一般采用固体激光器)。可不用反光镜,作业效率高,测程远。缺点:受