光学应用爱好者必看：聊聊光学经纬仪

按物理特性划分，经纬仪经历了机械型、光学机械型和集光、机、电及微电子技术于一体的智能型三个发展阶段，各阶段的标志性产品分别为游标经纬仪、光学经纬仪和电子经纬仪，目前主要使用的是光学经纬仪和电子经纬仪。光学经纬仪利用集合光学的放大、反射、折射等原理进行度盘读数；电子经纬仪利用的物理光学、电子学和光电转换等原理显示度盘读数，电子经纬仪是现代高科技高度集成的产品。

游标经纬仪

水平度盘、坚直度盘以及游标盘都由金属制成，利用游标尺读取度盘上不满一整分划的读数。在水平度盘和游标盘上，都设有制动和微动螺旋，使两个圆盘都能转动，以便用复测法(见水平角测量)观测水平角，因此游标经纬仪属于复测经纬仪。

光学经纬仪

水平度盘和坚直度盘均用光学玻璃制成。读数设备由比较复杂的光学系统组成。通过读数系统，把两个度盘的分划影象或度盘对径分划影象呈现在同一读数显微镜内。其测角设备的测微方式有显微带尺光学测微器，单玻璃平板光学测微器和符合读数光学测微器等。

光学经纬仪的读数显微镜就在望远镜的目镜旁边，便于观测者读数。近年光学经纬仪的光学系统和机械结构有很大改进，例如采用正象望远镜;快调焦、慢调焦机构；同轴制动微动机构；度盘读数数字化;用带有分划尺的读数显微镜；两个度盘影象呈现不同颜色;粗、精配置度盘机构以及竖盘指标自动归零装置等。

电子经纬仪

测角设备采用了编码度盘、光栅度盘、电栅度盘或记时测角度盘，实现了电子数字化自动测角。

(1)编码度盘是刻有编码的圆形玻璃度盘。编码图形是由一组排列在度盘上具有相邻的透明区和不透明区的同心圆所组成。在每一圈码道的一边安放光源，另一边装有硅光电池或光电二极管。光源发射的光线，在透明区光线可通过，被光电二极管接收，有电流产生为“1”；在不透明区光线被遮住，无电流产生为“0”。

于是，观测角度就能够通过所有码道上的读数头测量，以二进制形式输入微处理机处理后用十进制数字输出。由于采用编码图形形式不同，分为二进制码、循环码(格雷码)和矩阵码。

二进制码和循环码的码道数等于输出二进制的位数，位数越高，码道的圈数就越多，码道上排列的光电二极管就越多，但这将受到电子经纬仪外形尺寸的限制。为了克服这一缺点，采用测微装置来提高测角系统的分辨率。

(2) 光栅度盘是在玻璃度盘表面上刻制许多均匀分布的透明和不透明的等宽度间隔的栅线的圆分度元件。电子经纬仪上用的光栅度盘的栅线都是辐射状的直线。

当两块光栅度盘面对面叠合，并使它们的栅线有微小交角时，就可以看到明暗相间的粗条纹，称为莫尔条纹。当光栅相对于固定光栅转动时，莫尔条纹沿着角平分线由里向外移动，莫尔条纹通过某参考点的数目和速度与光栅线通过该点的数目和速度相应。

因此，测量莫尔条纹移过的条纹数目即可知道光栅的移动距离(转角)。光栅度盘实际上是一个增量编码器，它也采用测微装置来提高测角系统的分辨率。

(3)电栅度盘是一种用于测量角度位移的传感器，利用两个平面绕组的互感随角度位移而变化的原理制造的。它不需要光学系统，结构简单。它具有纯正弦交流工作状态，可以应用成熟的测相技术进行高倍数电子细分。

(4)计时测角度盘是通过测量两个“时间”标志的间隔来测量角度。在计时测角装置内，有一个恒速旋转系统和一个测量转角α所需时间t的测时系统。恒速旋转系统由石英振荡器分频控制的同步电机驱动，测时系统也用石英振荡器分频获得时间基准。

文章整理于网络平台

光学理论与应用学习视频推荐

温馨提示：寻找更多光电理论可以点击公众号菜单栏“资讯专区”中的“学理论” ，看看有没有你需要学习的内容哦。

免责声明：编写或转载此文是为了传递更多的信息，为光电行业尽一些绵薄之力。若文字或图片侵犯了您的合法权益或有不当之处，请作者在20个工作日之内与我们联系，我们将协调给予处理。返回搜狐，查看更多