【正文】 — 全站型電子速測儀的廣泛應(yīng)用，以及微型計算機硬件和軟件技術(shù)的迅猛發(fā)展與滲透，促進了地形測繪的自動化，并成為大比例尺地形測量全面革新的最積極、最有活力的因素和最可靠的技術(shù)保障，地形測量從白紙測圖變革為數(shù)字測圖，測量的成果不僅是繪制在紙上的地形圖，更重要的是提交可供傳輸、處理、共享的數(shù)字地形信息，即以計算機磁盤為載體的數(shù)字地形圖，這將成為信息時代不可缺少的地理信息的重要組成部分。為大地測量、工程測量和礦山測量作業(yè)的自動化和全能型提供了另一種新的技 術(shù)手段。所以測圖系統(tǒng)要簡化，不但測圖軟件和軟件運行平臺的集成度要提高，而且測量儀器也要利用先進的電子技術(shù)和機械制造技術(shù)實現(xiàn)一機多能。目前此種模式價格昂貴，適用于特定的應(yīng)用場合。在如今的測繪作業(yè)中，工作方式正由全站儀單獨作業(yè)向全站儀配合電子手簿或便攜式計算機的電子平板方式過渡。但從長遠來看，這只是測圖系統(tǒng)集成的一個階段。在這些領(lǐng)域中幾乎都涉及到將光輻射信號轉(zhuǎn)換為電信號的問題，即光輻射的檢測。 畢業(yè)設(shè)計是本科四年的最后一個學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，也是檢驗我所學(xué)知識是否真正掌握的環(huán)節(jié)。 中國角度計量 50 年的進展 [J]。 [7]Jing F S. Angular measurement by means of rotation of linear grating [J]. CIRP Ann, 1992,41(1):585587. [8]Zhang G X ,Wang C H, Li Z. Improving the accuracy of angle measurement system with optical grating [J] GIRP Annals,1994,43(1): surement system with optical grating [J]. CIRP Annals,1994,43(1): 457460 [9]I A Machtovo. Highprecision realtime measurement of large angular displacement of structures [J].Sov J Opt Technol, 1993,60(1):7374 [10] 蔣本和，等。雙頻激光楔形反干涉法測量轉(zhuǎn)角 [J]。 Tec hnology,1998,9(7):10671071. 。儀器儀表學(xué)報1998， 19（ 2）： 124－ 128。 InSb 精密角位移傳感器的研究 [J]。是他們給了我一個和諧幸福的成長環(huán)境，教誨我怎樣做人、做事，讓我擁有了如 此美好的人生。本文所介紹的一 些光電測角方法各有利弊，在生產(chǎn)和生活的各領(lǐng)域中發(fā)揮著各自的作用。這種跨學(xué)科的邊緣技術(shù)就是光電技術(shù)。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 機交流的交互式操作；裝載了專業(yè)測量軟件后，就成為了小型的測圖軟件平臺，在這個平臺上可以利用測量軟件的功能，將全站儀采集的離散點數(shù)據(jù)編輯成帶有屬性的圖形數(shù)據(jù)，在編輯的同時就可顯示在屏幕上，也就是“即測即現(xiàn)”；由于掌上電腦屏幕分辨率的提高，顯示的圖形將更細膩、更精確，使得在測量現(xiàn)場就可對數(shù)據(jù)進行檢查；低能耗的優(yōu)點，不僅是滿足長時間作業(yè)的要求，而且保持了作業(yè)的連續(xù)性，在最佳的測量條件下進行最多的測量作業(yè)，減少測量環(huán)境對測量數(shù)據(jù)精度的影響。（ 4）能夠自動照準天然目標的新一代測量機器人的設(shè)計思想已經(jīng)成熟，不久將有儀器問世。測站無人操作，而在鏡站遙控開機測量，全站儀自動跟蹤，自動照準，自動記錄，及時獲取觀測成果，還可在鏡站遙控進行檢查與編碼。雖然提高了效率、減輕了強度，可是外業(yè)人員還會抱怨要帶的儀器過多，對于測圖系統(tǒng)集成的呼聲 日益高漲。GPS 已經(jīng)成為大地測量的主要技術(shù)手段，不僅具有全天候、高精度和高度靈活性的優(yōu)點，而且與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，無嚴格的控制測量等級之分，不必考慮測點間通視，不需造標，不存在誤差積累，可同時進行三維定位等優(yōu)點，在外業(yè)測量模式、誤差來源和數(shù)據(jù)處理方面是對傳統(tǒng)測量觀念的革命性轉(zhuǎn)變。以全站儀為代表的智能化、數(shù)字化儀器是測量儀器今后的發(fā)展方向之一。在整周角度測量中，環(huán)形激光器被認為優(yōu)于目前其他技術(shù)。他們還將環(huán)形激光用于衍射光譜儀衍射角的測量，在 0 度到360 度范圍內(nèi)測量誤差大約為 弧秒 [33]。 環(huán)形激光測角的基本原理如圖 10 所示。 環(huán)形激光測教法 環(huán)形激光器已發(fā)展成為在 360 度整周角度范圍內(nèi)的高測量精度和高測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。系統(tǒng)中光線 4次通過楔形平板，采用了差動結(jié)構(gòu)，可以消除楔形平板的平移和擺動誤差產(chǎn)生的影響。該系統(tǒng)能在 0～ 360 度范圍內(nèi)實現(xiàn)任意角度的高準確度測量，測量不確定度優(yōu)于 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。這種技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得非常成熟， 美國、日本、德國、俄羅斯等國家早已將激光干涉小角度測量技術(shù)作為小角度測量的國家基準 [25]。 3 角秒的最佳分辨力【 22】。在測量角度方面，以 3 弧分范圍內(nèi)的分辨力為 弧秒。內(nèi)反射法小角度測量就是利用在全反射條件下入射角變化時反射光強的變化關(guān)系，通過反射光強的變化來測量入射角的變化的。[15]。39。下面主要介紹幾種近幾年來發(fā)展起來的小角度測量方法和可用于整周角測量的方法。 第二章 角度測量的其它方法 角度測量是幾何量計量技術(shù)的重要組成部分，發(fā)展較為完備，各種測量手段的綜合運用使測量準確度達到了很高的水平。若出現(xiàn)丟碼現(xiàn)象，說明單片機采集速度低于碼盤轉(zhuǎn)動速度，可根據(jù)實際情況更換采集芯片或降低碼盤轉(zhuǎn)動速度。 ③ 在執(zhí)行程序中，可根據(jù)不同 需要設(shè)定上下限進行數(shù)據(jù)處理。 0 01 10 11 0+ （圖四） 若規(guī)定順序時針方向計數(shù)器為加，逆時針方向計數(shù)器為減。 信號控制及傳輸 （ 圖 三） 為控制傳輸電路圖。 同理，當膠片向右轉(zhuǎn)動時， A、 B 信號變化恰好相反。這些產(chǎn)品中，有的精度很高，但價格昂貴，有的價格便宜，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，往往難于同時滿足結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜的要求。隨著光電技術(shù)的發(fā)展，目前世界上已研制出能自動測距和測角，并自動記錄或顯 示角度、距離、高程和坐標的儀器，這種儀器成為全站式電子速測儀，其自動測角均采用的是光電測角的方法，光電測角不但可以消除人眼誤差影響，提高測量精度，更重要的是能使測角過程自動化，因而大大減輕了測量工作的勞動強度和提高了作業(yè)效率。摘 要 光學(xué)測角法是高精度動態(tài)角度測量的一種有效的解決途徑 。這就為地形、勘查、工程、大地等測量提供了更加實用的工具和手段。目前，市場上一些具有成熟技術(shù)的角度傳感器有自增角機、電位器、碼盤、霍爾元件和齒輪計數(shù)器等。 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。其波形關(guān)系如圖 4 所示。 軟件設(shè)計 狀態(tài)編碼 由圖 （一） 可知， A、 B 信號的相位相差 1/4 個周期，所以可得圖 （四） 所示的狀態(tài)變換圖。通過狀態(tài)值變化，查表 2，跳轉(zhuǎn)進入執(zhí)行程序。 MAIN1： MOV A， R4 ；讀驪盤 A、 B 信號到碼盤狀態(tài)暫存器 R4 MOV C， ； 為 A 信號采集端口， RLCA ；用于 A 信號新舊狀態(tài)轉(zhuǎn)換 MOV C， ； 為 B 信號采集端口， RLCA ；用于 B 信號新舊狀態(tài)轉(zhuǎn)換 MOV R4， A ANL A， 0FH ；計算散轉(zhuǎn)地址 MOV B， 03H MUL AB MOV DPTR， TIM1； TIM1 為狀態(tài)真值表首地址 LJMP A+DPTR ；散轉(zhuǎn)至真值表 然后，通過查真值表狀態(tài)值， 轉(zhuǎn)入處理程序?qū)崿F(xiàn)角度的加減。此外，可通過在旋轉(zhuǎn)軸上安裝微動開關(guān)實現(xiàn)碼盤計數(shù)的快慢變化，還可通過采用絕對式編碼膠片進一步提高采集精度。這些方法中的很多方法在小角度的精密測量中已經(jīng)得到了成功的應(yīng)用，并得到了較高的測量精度和測量靈敏度，通過適當?shù)母倪M還可對 360 度整周角度進行測量對于眾所周知的光學(xué)分度盤、軸角編碼器、光電光楔測 角法等來說，由于應(yīng)用較多，技術(shù)比較成熟，本文不作具體介紹 ?？偟臏y量不確定度為 39。39。 光學(xué)內(nèi)反射小角 度測量法 光從光密介質(zhì)傳到光疏介質(zhì)時，當入射角大于臨界角時發(fā)生全反射現(xiàn)象。該儀器可用于表面形貌、直線度、振動等方面的測量。 Hong Kong University of Science and Technology的 Wei Dong Zhou 等人采用差動共光路結(jié)構(gòu)，大大提高了系統(tǒng)的線性，并獲得了 0。經(jīng)過改進后可以測量大約 90 度的角度，但各種誤差因素隨著所測角度的增大而急劇增加，因此該系統(tǒng)的測量范圍限制在幾度內(nèi)，在此范圍內(nèi)具有極高的測量準確度。 (一 ) 用雙平面反射鏡實現(xiàn)任意角度測量 該系統(tǒng)的構(gòu)造如圖 7 所示。這一路光稱為多面棱體檢定光路，與其對稱的右半部分稱為雙定值角測量－ 跟蹤干涉儀，工作原理與其完全相同。投射的 一束光是測量光路，經(jīng)過偏振偏光鏡將偏振方向相互垂直的兩路光分開，頻率分別為 f1 和 f2，兩路光分別經(jīng)過 λ/4 波片和楔形平板后由角錐鏡反射回偏振分光鏡鏟射產(chǎn)生干涉信號，經(jīng)檢偏器后由光電接收器 2 吸收，將光電接收器 2 的信號送入信號處理電路，可得到多普勒頻差，該頻差值隨光程差而變，即隨平板移動而變化，因此可以得到楔形平板轉(zhuǎn)角的信息。隨著激光干涉測量儀器的改進及新型激光光源的誕生和改進，可以得到進一步發(fā)展。主要誤差來源是 頻鎖 、 零飄 、 頻率牽引 和地球 自轉(zhuǎn)的影響。)[32]。