光电测距仪是一种利用波长为400nm到1000nm的光波作载波来进行精密测距的仪器,属于电磁波测距仪。由于光电测距仪不断地向自动化、 数字化和小型轻便化方向发展, 大大地减轻了测量工作者的劳动强度, 加快了工作速度, 所以在工程控制网和各种工程测量中, 多使用各种类型的光电测距仪。
采用新兴的激光或电子技术生产的光电测距仪进行测量距离的方法。光电测距仪种类较多,其中以红外测距仪发展最为迅速。光电测距的原理是:测量两点距离时,在待测的一点安置测距仪,另一点放置反光镜。当测距仪发出光至反光镜时,经反光镜反射后又返回仪器。设光速c为已知,若光束在待测距离上往返传播的时间t也已知,则距离D可由公式D=ct/2求出。
光电测距仪按仪器测程大体分三大类:
(1) 短程光电测距仪: 测程在3km 以内, 测距精度一般在lcm 左右。 这种仪器可用来测量三等以下的三角锁网的起始边, 以及相应等级的精密导线和三边网的边长,适用于工程测量和矿山测量。 这类测程的仪器很多, 如瑞士的 ME3000, 精度可达± (0. 2mm+0. 5 ×10 -6 D ) ; DM 502、 DI3S、 DI4, 瑞典的 AGA-112、 AGA-116, 美国的 HP3820A, 英国的 CD6, 日本的 RED2, SDM3E, 原西德的 ELTA 2, ELDI2 等, 精度均可达±(5mm+5× 10 -6 D ) ; 原东德的 EOT 2000, 我国的 HGC-1、 DCH-2、 DCH3、 DCH-05 等。
短程光电测距仪, 多采用砷化镓(GaAs 或GaAlAs) 发光二极管作为光源(发出红外荧光) , 少数仪器也用氦-氖(He-Ne) 气体激光器作为光源。 砷化镓发光二极管是一种能直接发射调制光的器件, 即通过改变砷化镓发光二极管的电流密度来改变其发射的光强。
(2) 中程光电测距仪: 测程在 3~15km 左右的仪器称为中程光电测距仪, 这类仪器适用于二、 三、 四等控制网的边长测量。 如我国的JCY-2、 DCS-1, 精度可达±(lOmm+1 ×10 -6 D ) , 瑞士的 ME5000 精度可达×(0. 2mm+0. 2×10 -6 D ) 、 DI5、 DI20, 瑞典的 AGA-6、 AGA-14A 等精度均可达到±(5mm+5PPm) 。
( 3 ) 远程激光测距仪: 测程在 15km 以上的光电测距仪, 精度一般可达 ±(5mm+1×10 -6 D ) , 能 满足国 家 一、 二 等控制 网 的 边长测 量。 如 瑞典的 AGA-8、 AGA-600, 美国的 Range master, 我国研制成功的 JCY-3 型等。
中、 远程光电测距仪, 多采用氦-氖(He-Ne) 气体激光器作为光源, 也有采用砷化镓激光二极管作为光源, 还有其他光源的, 如二氧化碳(CO2) 激光器等。 由于激光器发射激光具有方向性强、 亮度高、 单色性好等特点, 其发射的瞬时功率大, 所以, 在中、远程测距仪中多用激光作载波, 称为激光测距仪。
仪器结构
主机通过连接器安置在经纬仪上部,经纬仪可以是普通光学经纬仪,也可以是电子经纬仪。利用光轴调节螺旋,可使主机的发射——接受器光轴与经纬仪视准轴位于同一竖直面内。另外,测距仪横轴到经纬仪横轴的高度与觇牌中心到反射棱镜高度一致,从而使经纬仪瞄准觇牌中心的视线与测距仪瞄准反射棱镜中心的视线保持平行,配合主机测距的反射棱镜,根据距离远近,可选用单棱镜(1500m内)或三棱镜(2 500m内),棱镜安置在三脚架上,根据光学对中器和长水准管进行对中整平。
仪器主要技术指标及功能
短程红外光电测距仪的最大测程为2 500m,测距精度可达±(3mm+2×10-6×D)(其中D为所测距离);最小读数为1 mm;仪器设有自动光强调节装置,在复杂环境下测量时也可人工调节光强;可输入温度、气压和棱镜常数自动对结果进行改正;可输入垂直角自动计算出水平距离和高差;可通过距离预置进行定线放样;若输入测站坐标和高程,可自动计算观测点的坐标和高程。测距方式有正常测量和跟踪测量,其中正常测量所需时间为3s,还能显示数次测量的平均值;跟踪测量所需时间为0.8s,每隔一定时间间隔自动重复测距。
(1)气象条件对光电测距影响较大,微风的阴天是观测的良好时机。
(2)测线应尽量离开地面障碍物1.3m以上,避免通过发热体和较宽水面的上空。
(3)测线应避开强电磁场干扰的地方,例如测线不宜接近变压器、高压线等。
(4)镜站的后面不应有反光镜和其他强光源等背景的干扰。
(5)要严防阳光及其他强光直射接收物镜,避免光线经镜头聚焦进入机内,将部分元件烧坏,阳光下作业应撑伞保护仪器。
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