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紅外線發(fā)射管也稱紅外線發(fā)射二極管,屬于二極管類。它是可以將電能直接轉(zhuǎn)換成近紅外光(不可見(jiàn)光)并能輻射出去的發(fā)光器件,主要應(yīng)用于各種光電開(kāi)關(guān)及遙控發(fā)射電路中。紅外線發(fā)射管的結(jié)構(gòu)、原理與普通發(fā)光二極管相近,只是使用的半導(dǎo)體材料不同。紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵(GaAs)、砷鋁化鎵(GaAlAs)等材料,采用全透明或淺藍(lán)色、黑色的樹脂封裝。
紅外線發(fā)射管全站儀的工作原理
全站儀的工作原理全站儀是一種集光、機(jī)、電為一體的新型測(cè)角儀器,與光學(xué)經(jīng)緯儀比較電子經(jīng)緯儀將光學(xué)度盤換為光電掃描度盤,將人工光學(xué)測(cè)微讀數(shù)代之以自動(dòng)記錄和顯示讀數(shù),使測(cè)角操作簡(jiǎn)單化,且可避免讀數(shù)誤差的產(chǎn)生。電子經(jīng)緯儀的自動(dòng)記錄、儲(chǔ)存、計(jì)算功能,以及數(shù)據(jù)通訊功能,進(jìn)一步提高了測(cè)量作業(yè)的自動(dòng)化程度。全站儀與光學(xué)經(jīng)緯儀區(qū)別在于度盤讀數(shù)及顯示系統(tǒng),電子經(jīng)緯儀的水平度盤和豎直度盤及其讀數(shù)裝置是分別采用兩個(gè)相同的光柵度盤(或編碼盤)和讀數(shù)傳感器進(jìn)行角度測(cè)量的。
根據(jù)測(cè)角精度可分為0。5〃,1〃,2〃,3〃,5〃,10〃等幾個(gè)等級(jí),全站儀的分類全站儀采用了光電掃描測(cè)角系統(tǒng),其類型主要有:編碼盤測(cè)角系統(tǒng)、光柵盤測(cè)角系統(tǒng)及動(dòng)態(tài)(光柵盤)測(cè)角系統(tǒng)等三種。全站儀按其外觀結(jié)構(gòu)可分為兩類:
(1)積木型(Modular,又稱組合型)早期的全站儀,大都是積木型結(jié)構(gòu),即電子速測(cè)儀、電子經(jīng)緯儀、電子記錄器各是一個(gè)整體,可以分離使用,也可以通過(guò)電纜或接口把它們組合起來(lái),形成完整的全站儀。
(2)整體性(Integral)隨著電子測(cè)距儀進(jìn)一步的輕巧化,現(xiàn)代的全站儀大都把測(cè)距,測(cè)角和記錄單元在光學(xué)、機(jī)械等方面設(shè)計(jì)成一個(gè)不可分割的整體,其中測(cè)距儀的發(fā)射軸、接收軸和望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸為同軸結(jié)構(gòu)。這對(duì)保證較大垂直角條件下的距離測(cè)量精度非常有利。
(1)經(jīng)典型全站儀(Classical total station)經(jīng)典型全站儀也稱為常規(guī)全站儀,它具備全站儀電子測(cè)角、電子測(cè)距和數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄等基本功能,有的還可以運(yùn)行廠家或用戶自主開(kāi)發(fā)的機(jī)載測(cè)量程序。其經(jīng)典代表為徠卡公司的TC系列全站儀。
(2)機(jī)動(dòng)型全站儀(Motorized total station)在經(jīng)典全站儀的基礎(chǔ)上安裝軸系步進(jìn)電機(jī),可自動(dòng)驅(qū)動(dòng)全站儀照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)。在計(jì)算機(jī)的在線控制下,機(jī)動(dòng)型系列全站儀可按計(jì)算機(jī)給定的方向值自動(dòng)照準(zhǔn)目標(biāo),并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)正、倒鏡測(cè)量。徠卡TCM系列全站儀就是典型的機(jī)動(dòng)型全站儀。
(3)無(wú)合作目標(biāo)性全站儀(Reflectorless total station)無(wú)合作目標(biāo)型全站儀是指在無(wú)反射棱鏡的條件下,可對(duì)一般的目標(biāo)直接測(cè)距的全站儀。因此,對(duì)不便安置反射棱鏡的目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量,無(wú)合作目標(biāo)型全站儀具有明顯優(yōu)勢(shì)。如徠卡TCR系列全站儀,無(wú)合作目標(biāo)距離測(cè)程可達(dá)200m,可廣泛用于地籍測(cè)量,房產(chǎn)測(cè)量和施工測(cè)量等。
(4)智能型全站儀(Robotic total station)在機(jī)動(dòng)化全站儀的基礎(chǔ)上,儀器安裝自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別與照準(zhǔn)的新功能,因此在自動(dòng)化的進(jìn)程中,全站儀進(jìn)一步克服了需要人工照準(zhǔn)目標(biāo)的重大缺陷,實(shí)現(xiàn)了全站儀的智能化。在相關(guān)軟件的控制下,智能型全站儀在無(wú)人干預(yù)的條件下可自動(dòng)完成多個(gè)目標(biāo)的識(shí)別、照準(zhǔn)與測(cè)量,因此,智能型全站儀又稱為“測(cè)量機(jī)器人”典型的代表有徠卡的TCA型全站儀等。
(1)短距離測(cè)距全站儀測(cè)程小于3KM,一般精度為±(5mm+5ppm),主要用于普通測(cè)量和城市測(cè)量。
(2)中測(cè)程全站儀測(cè)程為3-15km,一般精度為±(5mm+2ppm)-,±(2mm+2ppm)通常用于一般等級(jí)的控制測(cè)量。
(3)長(zhǎng)測(cè)程全站儀測(cè)程大于15km,一般精度為±(5mm+1ppm),通常用于國(guó)家三角網(wǎng)及特級(jí)導(dǎo)線的測(cè)量。全站儀的結(jié)構(gòu)全站儀幾乎可以用在所有的測(cè)量領(lǐng)域。電子全站儀由電源部分、測(cè)角系統(tǒng)、測(cè)距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理部分、通訊接口、及顯示屏、鍵盤等組成。同電子經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀相比,全站儀增加了許多特殊部件,因此而使得全站儀具有比其它測(cè)角、測(cè)距儀器更多的功能,使用也更方便。這些特殊部件構(gòu)成了全站儀在結(jié)構(gòu)方面獨(dú)樹一幟的特點(diǎn)。
1.同軸望遠(yuǎn)鏡全站儀的望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)了視準(zhǔn)軸、測(cè)距光波的發(fā)射、接收光軸同軸化。同軸化的基本原理是:在望遠(yuǎn)物鏡與調(diào)焦透鏡間設(shè)置分光棱鏡系統(tǒng),通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡的多功能,即既可瞄準(zhǔn)目標(biāo),使之成像于十字絲分劃板,進(jìn)行角度測(cè)量。同時(shí)其測(cè)距部分的外光路系統(tǒng)又能使測(cè)距部分的光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光在經(jīng)物鏡射向反光棱鏡后,經(jīng)同一路徑反射回來(lái),再經(jīng)分光棱鏡作用使回光被光電二極管接收;為測(cè)距需要在儀器內(nèi)部另設(shè)一內(nèi)光路系統(tǒng),通過(guò)分光棱鏡系統(tǒng)中的光導(dǎo)纖維將由光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光傳也送給光電二極管接收 ,進(jìn)行而由內(nèi)、外光路調(diào)制光的相位差間接計(jì)算光的傳播時(shí)間,計(jì)算實(shí)測(cè)距離。同軸性使得望遠(yuǎn)鏡一次瞄準(zhǔn)即可實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)定水平角、垂直角和斜距等全部基本測(cè)量要素的測(cè)定功能。加之全站儀強(qiáng)大、便捷的數(shù)據(jù)處理功能,使全站儀使用極其方便。
2.雙軸自動(dòng)補(bǔ)償在儀器的檢驗(yàn)校正中已介紹了雙軸自動(dòng)補(bǔ)償原理,作業(yè)時(shí)若全站儀縱軸傾斜,會(huì)引起角度觀測(cè)的誤差,盤左、盤右觀測(cè)值取中不能使之抵消。而全站儀特有的雙軸(或單軸)傾斜自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng),可對(duì)縱軸的傾斜進(jìn)行監(jiān)測(cè),并在度盤讀數(shù)中對(duì)因縱軸傾斜造成的測(cè)角誤差自動(dòng)加以改正(某些全站儀縱軸最大傾斜可允許至±6′)。,也可通過(guò)將由豎軸傾斜引起的角度誤差,由微處理器自動(dòng)按豎軸傾斜改正計(jì)算式計(jì)算,并加入度盤讀數(shù)中加以改正,使度盤顯示讀數(shù)為正確值,即所謂縱軸傾斜自動(dòng)補(bǔ)償。雙軸自動(dòng)補(bǔ)償?shù)乃捎玫臉?gòu)造(現(xiàn)有水平,包括Topcon,Trimble):使用一水泡(該水泡不是從外部可以看到的,與檢驗(yàn)校正中所描述的不是一個(gè)水泡)來(lái)標(biāo)定絕對(duì)水平面,該水泡是中間填充液體,兩端是氣體。在水泡的上部?jī)蓚?cè)各放置一發(fā)光二極管,而在水泡的下部?jī)蓚?cè)各放置一光電管,用一接收發(fā)光二極管透過(guò)水泡發(fā)出的光。
而后,通過(guò)運(yùn)算電路比較兩二極管獲得的光的強(qiáng)度。當(dāng)在初始位置,即絕對(duì)水平時(shí),將運(yùn)算值置零。當(dāng)作業(yè)中全站儀器傾斜時(shí),運(yùn)算電路實(shí)時(shí)計(jì)算出光強(qiáng)的差值,從而換算成傾斜的位移,將此信息傳達(dá)給控制系統(tǒng),以決定自動(dòng)補(bǔ)償?shù)闹?。自?dòng)補(bǔ)償?shù)姆绞匠跤?/a>微處理器計(jì)算后修正輸出外,還有一種方式即通過(guò)步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)微型絲桿,把此軸方向上的偏移進(jìn)行補(bǔ)正,從而使軸時(shí)刻保證絕對(duì)水平。
3.鍵盤鍵盤是全站儀在測(cè)量時(shí)輸入操作指令或數(shù)據(jù)的硬件,全站型儀器的鍵盤和顯示屏均為雙面式,便于正、倒鏡作業(yè)時(shí)操作。
4.存儲(chǔ)器全站儀存儲(chǔ)器的作用是將實(shí)時(shí)采集的測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái),再根據(jù)需要傳送到其它設(shè)備如計(jì)算機(jī)等中,供進(jìn)一步的處理或利用,全站儀的存儲(chǔ)器有內(nèi)存儲(chǔ)器和