數(shù)字水準(zhǔn)儀產(chǎn)品及原理介紹-資料下載頁
2025-01-01 15:49本頁面
【正文】 量間距來測量時(shí)，則物象比 Ａ i=g /（ bi+1－ bi） 視線高讀數(shù)為： Hi=g(Ci+l/2)A(bi+1+bi)/2 Ｃ i 是第ｉ個(gè)測量間距從標(biāo)尺底部數(shù)起的序號(hào)，可由所屬碼詞判讀出來 5/23/2023 32 幾何法 —— 測量原理 為了提高測量精度，ＤＩＮｉ系列?。蝹€(gè)測量間距平均來計(jì)算，也就是取標(biāo)尺上中絲上下各１５ｃｍ的范圍，即１５個(gè)測量間距取平均來計(jì)算 。 5/23/2023 33 相位法 —— 光路示意圖 拓普康數(shù)字水準(zhǔn)儀ＤＬ１０ 1Ｃ／１０２Ｃ采用相位法。望遠(yuǎn)鏡光路見圖 1— 11。標(biāo)尺的條碼像經(jīng)望遠(yuǎn)鏡、物鏡、調(diào)焦鏡、補(bǔ)償器的光學(xué)零件和分光鏡后，分成兩路。一路成像在ＣＣＤ線陣上，用于進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；另一路成像在分劃板上，供目視觀測。 5/23/2023 34 相位法 —— 標(biāo)尺編碼 有 三種不同的碼條，Ｒ表示參考碼，其中有三條２ mm寬的黑色碼條，每兩條黑色碼條之間是一條 1mm寬的黃色碼條，以中間的黑碼條的中心線為準(zhǔn)，每隔３０ mm就有一組Ｒ碼條重復(fù)出現(xiàn)。在每組Ｒ碼條左邊１０ mm處有一道黑色的Ｂ碼條。在每組一參考碼Ｒ的右邊 1０ mm為一道黑色的Ａ碼條。每組Ｒ碼條兩邊的Ａ和Ｂ碼條的寬窄不相同。 實(shí)際上 Ａ和 Ｂ碼條的寬度是在 1到 １０ mm之間變化，這兩種碼包含了水準(zhǔn)測量時(shí)的高度信息。其中Ａ碼條的周期為 600mm，Ｂ碼條的周期為 570 mm 5/23/2023 35 相位法 —— 標(biāo)尺編碼 在標(biāo)尺長度方向上就形成了亮暗強(qiáng)度按正弦規(guī)律周期變化的亮度波。在圖中條碼的上面畫出了波形。縱坐標(biāo)表示黑條碼的寬度，橫坐標(biāo)是標(biāo)尺的長度。 實(shí)線為Ａ碼的亮度波，虛線為Ｂ碼的亮度波 。由于Ａ和Ｂ兩條碼變化的周期不同，也可以說Ａ和Ｂ亮度波的波長不同，在 標(biāo)尺長度方向上的每一位置上兩亮度波的相位差也不同 。這種相位差就好象傳統(tǒng)水準(zhǔn)標(biāo)尺上的分劃，可由它標(biāo)出標(biāo)尺的長度。只要能測出標(biāo)尺某處的相位差，也就可以知道該處到標(biāo)尺底部的高度，因?yàn)橄辔徊羁梢?做到和標(biāo)尺長度一一對(duì)應(yīng)，即具有單值性 ，這也是適當(dāng)選擇兩亮度波的波長的原因。 在Ｄ L101C中，Ａ碼的周期為６００ｍｍ，Ｂ碼的周期為５７０ｍｍ，它們的最小公倍數(shù)為１１４００ｍｍ，因此在３ｍ長的標(biāo)尺上不會(huì)有相同的相位差。為了確保標(biāo)尺低端面，或說相位差分劃的端點(diǎn)相位差具有唯一性，Ａ和Ｂ碼的相位在此錯(cuò)開了 π ／２ 。 5/23/2023 36 相位法 —— 信號(hào)分析 人工處理測量信號(hào)是很麻煩的，而且很費(fèi)時(shí)間。在ＤＬ系列中采用快速傅里葉變換（ＦＦＴ）計(jì)算方法將測量信號(hào)在信號(hào)分析器中分解成三個(gè)頻率分量。由Ａ和 B兩信號(hào)的相位求相位差，即得到視線高讀數(shù)。這只是粗讀數(shù)，因?yàn)橐暰嗖煌瑫r(shí)，標(biāo)尺上的波長與測量信號(hào)波長的比例不同。雖然在同一視距上Ａ和Ｂ的波長比例相同，可以求出相位差，或說是視線高，但是可以想象其精度并不高。 5/23/2023 37 相位法 —— 信號(hào)分析 Ｒ碼是為了提高讀數(shù)精度和求視距而安排的 。 設(shè)兩組Ｒ碼之間的間距為（ P＝ 30 mm） , 它在ＣＣＤ行陣上成像所占象素的個(gè)數(shù)為Ｚ ， 象素寬為 b（ ＝ 25μm ） , 則 P在 CCD行陣上的成像長度為： I=z b Z可由信號(hào)分析中得出 ， b是 CCD光敏窗口的寬度 ， 因此 I和 P都是已知數(shù)據(jù)。 根據(jù)幾何光學(xué)成像原理 ， 可以像傳統(tǒng)儀器用視距絲測量距離的視距測量原理一樣求出視距： D=P/I f 式中 f是望遠(yuǎn)鏡物鏡的焦距 。 同時(shí)還可以求出物相比 A=P/I 于是將測量信號(hào)放大到與標(biāo)尺上一樣時(shí) ， 再進(jìn)行相位測量 ， 就可以精確得出相位差 ， 即視線高 5/23/2023 38 謝謝 解放軍信息工程大學(xué)測繪學(xué) 院測量工程與裝備系 蔣理興 5/23/2023 39
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