第4章 精密距离测量ppt课件.ppt

《第4章 精密距离测量ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章精密距离测量§1长度基准和因瓦基线尺§2电磁波测距的基本原理和方法§3相位式测距仪§4电磁波测距误差及仪器的检验§5仪器的简单操作与成果整理§1长度基准和因瓦基线尺一、长度基准所有长度，都必须用一种统一的、固定的长度单位来表示。这种统一的、固定的长度单位就是长度基准。1.国际长度基准①米的最初定义具有国际统一性的长度单位是1800年着手准备的。1875年国际米制公约建立，规定：“通过巴黎的地球子午线的四千万分之一的长度为一米”（米的最初定义）。并用白金制成标尺，称一米“白金原器”。1886年复制了三十一支铂铱合金杆尺，称“法尺”（参见武测、同济合编《控制测量学

2、》P172图4-1）。②米定义的第一次变更——实物基准法尺中，第六号法尺长度恰好与白金原器长度相同。1889年米制公约国际计量大会上通过决定，以第六号法尺两条刻线间的距离作为一米的定义值（米定义的第一次变更）。其精度为0.2×10-7。这根法尺定为“国际法尺”，又称“国际米原器”，安放在巴黎国际计量局的地下室内。各国分得的三十根法尺依国际法尺来检定，这样全世界的长度都统一起来了。这一长度基准称“实物基准”。实物基准有许多缺点：1）精度不适应现代科技发展的要求；2）若意外损毁，难于复制；3）由于物质内部结构随时间变化引起两条刻线间距离变化，从而无法保证国际米原器所规定

3、的精度。③米定义的第二次变更——自然基准为了把最高长度基准长期保存下来，1907年国际计量大会决议，暂定镉红谱线在15℃，760mmHg时的波长的1553164.13倍为一米。这是第一代的“自然基准”。也称“光原尺”。1960年国际计量大会正式决定废除以实物基准来定义“米”的规定，而采用性能更为优越的氪86的橙黄谱线，将米定义为：“米的长度等于氪86（Kr86）原子在2P10到5D5能级间跃迁，真空辐射波长的1650763.73倍”（米定义的第二次变更）。其精度为1×10-8，经过改进可达4×10-9。④米定义的第三次变更随着科学的进步，1967年秒的定义由地球自转

4、一周所用时间的1/86400改为“秒是铯133原子基态的两个超精密能级间跃迁辐射的9192631770个周期的持续时间”。实现这个定义的装置为原子钟，其精度为百万亿分之一，即五百万年不差一秒。同时，激光诞生。通过特殊方法对激光输出频率进行稳频，使其稳定性和复现性优于百亿分之一，1969年成功测量了甲烷稳频3.39mm氦氖激光器输出频率及波长的绝对值，得到真空光速值为299792458m/s。又经过10年的研究与验证，终于在1983年10月20日法国巴黎举行的第17届国际计量大会上，再次通过了米的新定义：“米是光在真空中，在1/299792458秒的时间间隔内所经过的

5、距离”(米定义的第三次变更)。米的新定义的特点：把真空中光速作为一个固定不变的基本物理常数，长度可以通过时间或频率测量间接导出，从而使长度单位和时间单位结合了起来。总的说，国际米原器，氪86谱线波长，根据稳频激光器建立的新长度，都是最高长度基准。凡是按它们复制，逐级传递得到的长度，都属于国际长度统一系统。2.我国的长度基准参见武测、同济合编《控制测量学》P173倒数第四段～P174第一段。1960年和1961年，我国曾分别用中、苏检定的基线尺，对西安600m长度的标准基线进行了测量和计算，结果是：使用前苏联检尺测量——600065.86mm使用中国检尺测量——600

6、065.84mm600m基线上的差值20μm，反推两国3M工作基准尺的差异为20μm/200＝0.1μm。相当于1/30000000。可见中国与前苏联的长度基准一致。从1953年起，由这些基准传递到我国24m基线尺的长度和我国大地网中的起始边长，也都属于统一的国际长度基准系统。二、因瓦基线尺及其量距与计算（阅读）练习及作业：1.阅读武测、同济合编《控制测量学》§4-1、§4-2§2电磁波测距的基本原理和方法一、电磁波测距的基本原理发射波反射波ABD电磁波测距，是通过测定电磁波在所测距离上往返传播时间t2D，按下式计算待测距离的式中c——光在空气中的传播速度二、测距的

7、基本方法电磁波测距仪，按测定电磁波往返时间t2D的方式不同，分为脉冲式和相位式两种。主波回波时钟振荡器电子门发射系统接收系统合作目标运算1.脉冲式测距仪原理如图：优点：可发出高功率光脉冲（一般采用固体激光器）。可不用反光镜，作业效率高，测程远。缺点：受脉冲宽度及电子时钟分辨率影响，精度不高（±1～5m）。主波：计时起点（打开电子门）回波：计时终点（关闭电子门）式中T——时标脉冲的时间间隔——单位距离，仪器设计时已确定，如1m，5m等。2.相位式测距仪调制波发射波（调制波）反光镜反射波发射系统接收系统比相计数据处理光强光源发出的光波时间t调制器调制波相位式测距仪的