精密光学经纬仪的构造及使用方法

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1、§3.2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。3.2.1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

2、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

3、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

4、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。13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206265)。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

5、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。3.2.2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

6、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

7、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′13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3.2.3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

8、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，按顺时针方向增值，每度间隔内再等间隔刻有若干个小分划，相邻小分划的间隔值就是该水平度盘的最小分格值。如威特T3经纬仪，在每度间隔内刻有十五个分格，显然，每个分格值为。由于水平度盘的周长有限，所以度盘的分格很小，只有