【正文】 個(gè)周期，所以可得圖 （四） 所示的狀態(tài)變換圖。其中，復(fù)位電路采用由 MAX813L 芯片組成的看門狗電路。其波形關(guān)系如圖 4 所示。 該電路的主要任務(wù)是將產(chǎn)生的原始模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，即模 數(shù)轉(zhuǎn)換。 編碼膠片寬度是收發(fā)裝置距離的兩倍，兩收發(fā)裝置位置關(guān)系應(yīng)滿足 B=(+)+A，圖中 n=0。其功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：在發(fā)光管和接收管之間放一圓形黑白相間且寬度相同的編碼膠片，使三者分別處于相互平行的平面內(nèi)，將發(fā)光管和接收管中心對(duì)正，并使編碼膠片可以繞其軸心旋轉(zhuǎn)。目前，市場(chǎng)上一些具有成熟技術(shù)的角度傳感器有自增角機(jī)、電位器、碼盤、霍爾元件和齒輪計(jì)數(shù)器等。此外，利用激光干涉原理也可測(cè)量角度，它主要采用三角法， 將角位移轉(zhuǎn)換為線位移再進(jìn)行測(cè)量。這就為地形、勘查、工程、大地等測(cè)量提供了更加實(shí)用的工具和手段。最后，簡(jiǎn)單展望大比例尺數(shù)字測(cè)圖的發(fā)展趨勢(shì)。摘 要 光學(xué)測(cè)角法是高精度動(dòng)態(tài)角度測(cè)量的一種有效的解決途徑 。 關(guān)鍵字：測(cè)角碼盤 編碼膠片 狀態(tài)編碼 角度測(cè) 量 光學(xué)方法 abstract Angle measurement with optical methods Optical methods are one of the most effective way of dynamic angle measurement with high accuracy . Firstly， this article introduces one kind of manufacture simply, the price small advantage, the application surface broad angulation coded disk design proposal。隨著光電技術(shù)的發(fā)展，目前世界上已研制出能自動(dòng)測(cè)距和測(cè)角，并自動(dòng)記錄或顯 示角度、距離、高程和坐標(biāo)的儀器，這種儀器成為全站式電子速測(cè)儀，其自動(dòng)測(cè)角均采用的是光電測(cè)角的方法，光電測(cè)角不但可以消除人眼誤差影響，提高測(cè)量精度，更重要的是能使測(cè)角過(guò)程自動(dòng)化，因而大大減輕了測(cè)量工作的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高了作業(yè)效率。激光測(cè)角儀有單頻，雙頻和環(huán)形激光測(cè)角儀三種。這些產(chǎn)品中，有的精度很高，但價(jià)格昂貴，有的價(jià)格便宜，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，往往難于同時(shí)滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜的要求。上電后，發(fā)光管會(huì)連續(xù)不斷地發(fā)射信號(hào)，但由于膠片是黑白相同的，所以當(dāng)黑色部分正對(duì)發(fā)光管時(shí)， 發(fā)光管發(fā)出的信號(hào)將被阻擋，使接收管接收不到信號(hào)；而當(dāng)白色部分正對(duì)發(fā)光管時(shí)，發(fā)光管發(fā)出的信號(hào)將透過(guò)膠片射到接收管上。 同理，當(dāng)膠片向右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， A、 B 信號(hào)變化恰好相反。由傳感器產(chǎn)生的 0V 為振蕩中心的正弦波信號(hào)，經(jīng)跟隨器處理后轉(zhuǎn)換為以 +為振蕩中心的正弦波信號(hào)。 信號(hào)控制及傳輸 （ 圖 三） 為控制傳輸電路圖。正常工作時(shí)，由 89C2051 為其定時(shí)提供觸發(fā)信號(hào)，不產(chǎn)生復(fù)位；若發(fā)生錯(cuò)誤，則在距上次觸發(fā)信號(hào) 后，該電路會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，對(duì) 89C2051 進(jìn)行復(fù)位。 0 01 10 11 0+ （圖四） 若規(guī)定順序時(shí)針?lè)较蛴?jì)數(shù)器為加，逆時(shí)針?lè)较蛴?jì)數(shù)器為減。 ① 上電開(kāi)始后，軟件首先對(duì) AT89C2051 的內(nèi)部寄存器和 RS422 串行口進(jìn)行初始化。 ③ 在執(zhí)行程序中，可根據(jù)不同 需要設(shè)定上下限進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 以高低角采集為例，系統(tǒng)指標(biāo)要求高低角變化范圍是 50～ 1450 密位，設(shè)計(jì)中采用的編碼膠片精度是 480 單位 /圈。若出現(xiàn)丟碼現(xiàn)象，說(shuō)明單片機(jī)采集速度低于碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)速度，可根據(jù)實(shí)際情況更換采集芯片或降低碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)速度。 說(shuō)明實(shí)際應(yīng)用電路中各級(jí)輸出信號(hào)與原理電路的設(shè)計(jì)完全相符，軟件采集的信號(hào)為真 實(shí)值。 第二章 角度測(cè)量的其它方法 角度測(cè)量是幾何量計(jì)量技術(shù)的重要組成部分，發(fā)展較為完備，各種測(cè)量手段的綜合運(yùn)用使測(cè)量準(zhǔn)確度達(dá)到了很高的水平。 測(cè)角技術(shù)中研究最早的是機(jī)械式和電磁式測(cè)角技術(shù)，如多齒分度臺(tái)和圓磁柵等，這些方法的主要缺點(diǎn)大多為手工測(cè)量，不容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，測(cè)量精度受到限制 [1~5]。下面主要介紹幾種近幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的小角度測(cè)量方法和可用于整周角測(cè)量的方法。的分辨率都非常困難。39。儀器中用一個(gè)自準(zhǔn)直儀作為基準(zhǔn)指示器，可以測(cè)得絕對(duì)角度，利用光柵細(xì)分原理可測(cè) 360 度范圍內(nèi)的任意角度，附加零伺服機(jī)構(gòu)可以對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，限制零漂。[15]。經(jīng)過(guò)變形透鏡后直射或斜射到隨被測(cè)件一起轉(zhuǎn)動(dòng)的反射型衍射光柵上，該光柵是 PBT 特制的 2400 線 /mm正弦相位光柵。內(nèi)反射法小角度測(cè)量就是利用在全反射條件下入射角變化時(shí)反射光強(qiáng)的變化關(guān)系，通過(guò)反射光強(qiáng)的變化來(lái)測(cè)量入射角的變化的。內(nèi)反射法是由 P S Huang 等人提出來(lái)的 [18]，用該方法制成的測(cè)角儀體積可以做得很小，因此特別適用于尺寸受限制的空間小角度的在線測(cè)量，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。在測(cè)量角度方面，以 3 弧分范圍內(nèi)的分辨力為 弧秒。用外差干涉測(cè)角方法。 3 角秒的最佳分辨力【 22】。 激光干 涉小角度測(cè)量 干涉小角度測(cè)量的基本原理可以表示成圖 5 的形式。這種技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得非常成熟， 美國(guó)、日本、德國(guó)、俄羅斯等國(guó)家早已將激光干涉小角度測(cè)量技術(shù)作為小角度測(cè)量的國(guó)家基準(zhǔn) [25]。39。系統(tǒng)的核心部分由旋轉(zhuǎn)鏡 RM、旋轉(zhuǎn)鏡懸架 SU 以及防傾斜裝置 TP 構(gòu)成。 （ 二） 定值角型任意角干涉測(cè)量技術(shù) 兩塊平面鏡以一定的夾角排列而構(gòu)成的光學(xué)組件即為定值角，用標(biāo)準(zhǔn)定值角取代邁克爾遜干涉儀中的測(cè)量干涉經(jīng)就構(gòu)成定值角干涉儀。該系統(tǒng)能在 0～ 360 度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)任意角度的高準(zhǔn)確度測(cè)量，測(cè)量不確定度優(yōu)于 39。 （三） 雙頻激光楔形平板干設(shè)法測(cè)量任意轉(zhuǎn)角 利用雙光線經(jīng)過(guò)楔形平板時(shí)光程差變化與平板轉(zhuǎn)角的關(guān)系，測(cè)得光程差的變化，從而得出相應(yīng)的轉(zhuǎn)角變化。系統(tǒng)中光線 4次通過(guò)楔形平板，采用了差動(dòng)結(jié)構(gòu)，可以消除楔形平板的平移和擺動(dòng)誤差產(chǎn)生的影響。 為了解決以上問(wèn)題，本文作者在此原理的基礎(chǔ)上提出了一種基丁光柵楔形平板的雙頻激光干涉角度測(cè)量的新方法，可以簡(jiǎn)化測(cè)量裝置，相應(yīng)的提高系統(tǒng)靈敏度和測(cè)量精度。 環(huán)形激光測(cè)教法 環(huán)形激光器已發(fā)展成為在 360 度整周角度范圍內(nèi)的高測(cè)量精度和高測(cè)量分辨力的角度和角速度傳感器，在慣性導(dǎo)航和角速度定位方面有重要 的用途。 （ 2） 可以實(shí)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)角測(cè)量，動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍寬。 環(huán)形激光測(cè)角的基本原理如圖 10 所示。為了消除環(huán)形激光器比例系數(shù)絕對(duì)值長(zhǎng)時(shí)間波動(dòng)引起的測(cè)量誤差，與測(cè)量過(guò)程同時(shí)進(jìn)行激光器校準(zhǔn)， 即用2π 角度（整轉(zhuǎn)）內(nèi)的周期數(shù)相加的方法確定環(huán)形激光器差頻周期角值。他們還將環(huán)形激光用于衍射光譜儀衍射角的測(cè)量，在 0 度到360 度范圍內(nèi)測(cè)量誤差大約為 弧秒 [33]。光學(xué)內(nèi)反射法小角度測(cè)量的主要優(yōu)點(diǎn)是體積小，可以做成袖珍式測(cè)角儀，但其測(cè)量范圍也很小，因此只能用于小角度測(cè)量。在整周角度測(cè)量中，環(huán)形激光器被認(rèn)為優(yōu)于目前其他技術(shù)。 隨著電子技術(shù)、激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了測(cè)距儀、全站儀、陀螺儀等光電結(jié)合型的測(cè)繪儀器，傳統(tǒng)的測(cè)繪方法因此而發(fā)生了巨大的變化。以全站儀為代表的智能化、數(shù)字化儀器是測(cè)量?jī)x器今后的發(fā)展方向之一。 以衛(wèi)星遙感（ RS）、全球定位系統(tǒng)（ GPS）為代表的空間對(duì)地觀測(cè)技術(shù)在測(cè)繪科學(xué)中的應(yīng)用日趨成熟，遙感包括衛(wèi)星遙感和航空遙感，基于遙感資料建立數(shù)字地面模型（ DTM）進(jìn)而應(yīng)用于測(cè)繪工作已獲得了較多的應(yīng)用。GPS 已經(jīng)成為大地測(cè)量的主要技術(shù)手段，不僅具有全天候、高精度和高度靈活性的優(yōu)點(diǎn)，而且與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)相比，無(wú)嚴(yán)格的控制測(cè)量等級(jí)之分，不必考慮測(cè)點(diǎn)間通視，不需造標(biāo)，不存在誤差積累，可同時(shí)進(jìn)行三維定位等優(yōu)點(diǎn)，在外業(yè)測(cè)量模式、誤差來(lái)源和數(shù)據(jù)處理方面是對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量觀念的革命性轉(zhuǎn)變。 ISS 可分為兩大類：平臺(tái)式和捷聯(lián)式。雖然提高了效率、減輕了強(qiáng)度，可是外業(yè)人員還會(huì)抱怨要帶的儀器過(guò)多，對(duì)于測(cè)圖系統(tǒng)集成的呼聲 日益高漲。測(cè)站為自動(dòng)跟蹤式全站儀，可以無(wú)人操作；棱鏡站有跑鏡員和電子平板操作員 (甚至平板操作員兼任司鏡員 )。測(cè)站無(wú)人操作，而在鏡站遙控開(kāi)機(jī)測(cè)量，全站儀自動(dòng)跟蹤，自動(dòng)照準(zhǔn)，自動(dòng)記錄，及時(shí)獲取觀測(cè)成果，還可在鏡站遙控進(jìn)行檢查與編碼。當(dāng)時(shí)會(huì)議上有關(guān) GPS 的論文較多，充分反映了 GPS 技術(shù)發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛， GPS 系統(tǒng)儀真正成為高精度、全天候和全球性的無(wú)線電導(dǎo)航、定位、定時(shí)的多功能系統(tǒng)。（ 4）能夠自動(dòng)照準(zhǔn)天然目標(biāo)的新一代測(cè)量機(jī)器人的設(shè)計(jì)思想已經(jīng)成熟，不久將有儀器問(wèn)世。那么能否將便攜式計(jì)算機(jī)與電子手薄的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)？可以，性能不斷加強(qiáng)的掌上式電腦裝上專業(yè)定制的測(cè)量軟件后，就達(dá)到了便攜式計(jì)算機(jī)和電子手薄的最佳組合。掌上電腦使用圖形用戶操作界面的操作系統(tǒng)，具有良好的圖形顯示和交互操作的特性，由電子手簿的 Yes 或 No 的應(yīng)答式操作改為人 機(jī)交流的交互式操作；裝載了專業(yè)測(cè)量軟件后，就成為了小型的測(cè)圖軟件平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)上可以利用測(cè)量軟件的功能，將全站儀采集的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)編輯成帶有屬性的圖形數(shù)據(jù)，在編輯的同時(shí)就可顯示在屏幕上，也就是“即測(cè)即現(xiàn)”；由于掌上電腦屏幕分辨率的提高，顯示的圖形將更細(xì)膩、更精確，使得在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)就可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查；低能耗的優(yōu)點(diǎn)，不僅是滿足長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)的要求，而且保持了作業(yè)的連續(xù)性，在最佳的測(cè)量條件下進(jìn)行最多的測(cè)量作業(yè)，減少測(cè)量環(huán)境對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)精度的影響。 GPS 和全站儀相結(jié)合的新型全站儀已被用于多種測(cè)量工作，掌上電腦和全站儀的結(jié)合或者全站儀自身的功能不斷完善，到時(shí)如果全站儀的