文档介绍：§ 精密光学经纬仪的构造及使用方法
控制测量中,需用经纬仪进行大量的水平角和垂直角观测。使用经纬仪进行角度观测,最重要的环节是:仪器整平、照准和读数。我们围绕这三个环节,对光学经纬仪的构造和使用方法作如下介绍。
水准器
图3-3 水准轴与水准器轴
由前节可知,测角时必须使经纬仪的垂直轴与测站铅垂线一致。这样,在仪器结构正确的条件下,才能正确测定所需的角度。要满足这一要求,必须借助于安装在仪器照准部上的水准器,即照准部水准器。照准部水准器一般采用管状水准器。管水准器是用质量较好的玻璃管制成,将玻璃管的内壁打磨成光滑的曲面,管内注入冰点低,流动性强,附着力较小的液体,并
留有空隙形成气泡,将管两端封闭,就成
为带有气泡的水准器,如图3-3所示。
1. 水准轴与水准器轴
为了便于观察水准器的倾斜量,在水准管的外壁上刻有若干个分划,分划间隔一般为2mm,其中间点称为零点。
水准器安置在一个金属框架内,并安装在经纬仪照准部支架上,所以把这种管状水准器称为照准部水准器。照准部水准器框架的一端有水准器校正螺旋,通过校正螺旋,使照准部水准器的水准器轴与仪器垂直轴正交。
所谓水准器轴,就是过水准器零点O,水准管内壁圆弧的切线,如图3-3所示。另外,由于水准管内的液体比空气重,当液体静止时,管内气泡永远居于管内最高位置,如图3-3中的位置。显然,过作圆弧的切线,此切线总是水平的,我们称此切线为水准轴由此可知,使其水准轴与水准器轴相重合,即气泡最高点与水准器分划中心O重合,这时经纬仪的垂直轴与测站铅垂线重合,这个过程称为整置仪器水平。
2. 水准器格值
我们知道,当水准器倾斜时,水准管内的气泡便会随之移动。不同的水准器,虽然倾斜的角度完全相同,各自的气泡移动量不会完全相同。这是因为不同的水准器,它们的灵敏度不同。灵敏度以水准器格值表示。所谓水准器格值,就是当水准气泡移动一格时,水准器轴所变动的角度,也就是水准管上的一格所对应的圆心角。
如前所述,水准管的内壁是一圆弧,圆弧的曲率半径愈大,水准管上一格所对应的圆心角愈小,即水准器格值愈小,水准器的灵敏度就愈高。如图3
-4,设气泡在水准管内移动一个格O,O所对应的圆心角为。若圆弧的半径为R,则为常量206 265) 。图3-4水准器格值
由于水准器轴与仪器的垂直轴正交,若气泡偏离水准器分划零点n个格,当水准器格值已知时,就可以按下式计算出仪器垂直轴倾斜的角度V:
(3-2)
即垂直轴倾斜角度等于气泡偏离水准器零点的格数乘以水准器格值。
望远镜
如前所述,望远镜构成视准轴,在照准目标时形成视准线,以便精确地照准目标。也就是说,望远镜的作用有二:一是将不同距离的远方目标,通过成像,放大视角,以便更清晰地看到目标;二是用望远镜的视准轴精确照准目标,以确定目标的视准线方向。
望远镜由物镜和目镜组成,来自目标的光线经过透镜折射成像,如图3-5所示,目标AB经物镜成像,然后再经目镜成为放大的倒像。
图3-5 望远镜成像原理
另外,为了能够照准目标,在望远镜内安装十字丝网,十字丝网的形状如图3—6所示。十字丝的竖丝应垂直,横丝应水平。观测水平角时,当目标恰被夹在竖丝中,就算照准了目标。这是测量望远镜与一般望远镜的区别。
图3-6 望远镜十字丝网
十字丝的中心与物镜光心的连线称为视准轴。所谓照准,就是使视准轴指向目标,即视
准轴与目标在一条直线上。为了能够正确照准目标,要求目标成像恰好落在十字丝网面上。
这样在照准时,观测者的眼睛稍微左右移动时,目标与十字丝网的相对位置才不会改变。否
则,就会因观测者眼睛位置不同而产生照准误差,称为视差。
为了使目标恰好落在十字丝面上,消除视差,在望远镜的物镜与目镜之间,安装一个调
焦透镜。调焦透镜可以前后移动,从而改变目标像A′B′的位置。这样,不同的视力,先调整目镜,使十字丝清晰,再调整调焦透镜,使目标像清晰(即目标像落在十字丝网面上),则视差被消除。
综上所述,望远镜由物镜、目镜、十字丝网和调焦透镜四部分组成。物镜和目镜起放大目标像的作用,十字丝与物镜光心构成视准轴供照准目标用;调焦透镜用来调整目标像的位
置,起消除视差的作用。其结构如图3-7。
图3-7 望远镜结构示意图
水平度盘和测微器
经纬仪的水平度盘和测微器是用以量度水平角的重要部件,它们二者之间以一定的关系结合起来,就能读出照准目标后的水平角或水平方向值。
1. 水平度盘
光学经纬仪的水平度盘都是用玻璃制成的,安置在仪器基座的垂直轴套上,当仪器照准部转动时,要求水平度盘不得转动和移动。
在水平度盘圆周边上精细地刻有等间隔分划线,全周刻360度,每度一标记,按顺时针方向增