精密光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造及使用方法

1、13.2精密光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造及使用方法控制測量中，需用經(jīng)緯儀進(jìn)行大量的水平角和垂直角觀測。使用經(jīng)緯儀進(jìn)行角度觀測，最重要的環(huán)節(jié)是：儀器整平、照準(zhǔn)和讀數(shù)。我們圍繞這三個環(huán)節(jié)，對光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造和使用方法作如下介紹。3.2.1水準(zhǔn)器水準(zhǔn)器由前節(jié)可知，測角時必須使經(jīng)緯儀的垂直軸與測站鉛垂線一致。這樣，在儀器結(jié)構(gòu)正確的條件下，才能正確測定所需的角度。要滿足這一要求，必須借助于安裝在儀器照準(zhǔn)部上的水準(zhǔn)器，即照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器。照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器一般采用管狀水

2、準(zhǔn)器。管水準(zhǔn)器是用質(zhì)量較好的玻璃管制成，將玻璃管的內(nèi)壁打磨成光滑的曲面，管內(nèi)注入冰點低，流動性強(qiáng)，附著力較小的液體，并留有空隙形成氣泡，將管兩端封閉，就成為帶有氣泡的水準(zhǔn)器，如圖33所示。1.水準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)器軸為了便于觀察水準(zhǔn)器的傾斜量，在水準(zhǔn)管的外壁上刻有若干個分劃，分劃間隔一般為2mm，其中間點稱為零點。水準(zhǔn)器安置在一個金屬框架內(nèi)，并安裝在經(jīng)緯儀照準(zhǔn)部支架上，所以把這種管狀水準(zhǔn)器稱為照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器。照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器框架的一端有水準(zhǔn)器校正螺旋

3、，通過校正螺旋，使照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器的水準(zhǔn)器軸與儀器垂直軸正交。所謂水準(zhǔn)器軸，就是過水準(zhǔn)器零點O，水準(zhǔn)管內(nèi)壁圓弧的切線，如圖33所示。另外，由于水準(zhǔn)管內(nèi)的液體比空氣重，當(dāng)液體靜止時，管內(nèi)氣泡永遠(yuǎn)居于管內(nèi)最高位置，如圖33中的位置。顯然，過作圓弧的切線，此切線總是水平的，我們稱此切線為水準(zhǔn)軸由OO此可知，使其水準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)器軸相重合，即氣泡最高點與水準(zhǔn)器分劃中心O重合，這時O經(jīng)緯儀的垂直軸與測站鉛垂線重合，這個過程稱為整置儀器水平。2.水準(zhǔn)器格值

4、我們知道，當(dāng)水準(zhǔn)器傾斜時，水準(zhǔn)管內(nèi)的氣泡便會隨之移動。不同的水準(zhǔn)器，雖然傾斜的角度完全相同，各自的氣泡移動量不會完全相同。這是因為不同的水準(zhǔn)器，它們的靈敏度不同。靈敏度以水準(zhǔn)器格值表示。所謂水準(zhǔn)器格值，就是當(dāng)水準(zhǔn)氣泡移動一格時，水準(zhǔn)器軸所變動的角度，也就是水準(zhǔn)管上的一格所對應(yīng)的圓心角。如前所述，水準(zhǔn)管的內(nèi)壁是一圓弧，圓弧的曲率半徑愈大，水準(zhǔn)管上一格所對應(yīng)的圓圖33水準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)器軸3這樣在照準(zhǔn)時，觀測者的眼睛稍微左右移動時，目標(biāo)與十字絲網(wǎng)

5、的相對位置才不會改變。否則，就會因觀測者眼睛位置不同而產(chǎn)生照準(zhǔn)誤差，稱為視差。為了使目標(biāo)恰好落在十字絲面上，消除視差，在望遠(yuǎn)鏡的物鏡與目鏡之間，安裝一個調(diào)焦透鏡。調(diào)焦透鏡可以前后移動，從而改變目標(biāo)像A′B′的位置。這樣，不同的視力，先調(diào)整目鏡，使十字絲清晰，再調(diào)整調(diào)焦透鏡，使目標(biāo)像清晰(即目標(biāo)像落在十字絲網(wǎng)面上)，則視差被消除。綜上所述，望遠(yuǎn)鏡由物鏡、目鏡、十字絲網(wǎng)和調(diào)焦透鏡四部分組成。物鏡和目鏡起放大目標(biāo)像的作用，十字絲與物鏡光心構(gòu)成

6、視準(zhǔn)軸供照準(zhǔn)目標(biāo)用；調(diào)焦透鏡用來調(diào)整目標(biāo)像的位置，起消除視差的作用。其結(jié)構(gòu)如圖37。圖37望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)示意圖3.2.3水平度盤和測微器水平度盤和測微器經(jīng)緯儀的水平度盤和測微器是用以量度水平角的重要部件，它們二者之間以一定的關(guān)系結(jié)合起來，就能讀出照準(zhǔn)目標(biāo)后的水平角或水平方向值。1.水平度盤光學(xué)經(jīng)緯儀的水平度盤都是用玻璃制成的，安置在儀器基座的垂直軸套上，當(dāng)儀器照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動時，要求水平度盤不得轉(zhuǎn)動和移動。在水平度盤圓周邊上精細(xì)地刻有等間隔分劃線

7、，全周刻360度，每度一標(biāo)記，按順時針方向增值，每度間隔內(nèi)再等間隔刻有若干個小分劃，相鄰小分劃的間隔值就是該水平度盤的最小分格值。如威特T3經(jīng)緯儀，在每度間隔內(nèi)刻有十五個分格，顯然，每個分格值為。由于水平度盤的周長有限，4所以度盤的分格很小，只有借助顯微鏡才能看清分劃線。即使這樣，也只能估讀到1／10格，這遠(yuǎn)不能滿足精確測角的要求。因此，需要安置顯微測微器，以精確量取不足一格之值。2.光學(xué)測微器及測微原理為了便于理解光學(xué)測微器的測微原理