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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(不可見光)并能輻射出去的發(fā)光器件,主要應用于各種光電開關(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、電為一體的新型測角儀器,與光學經(jīng)緯儀比較電子經(jīng)緯儀將光學度盤換為光電掃描度盤,將人工光學測微讀數(shù)代之以自動記錄和顯示讀數(shù),使測角操作簡單化,且可避免讀數(shù)誤差的產(chǎn)生。電子經(jīng)緯儀的自動記錄、儲存、計算功能,以及數(shù)據(jù)通訊功能,進一步提高了測量作業(yè)的自動化程度。全站儀與光學經(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相同的光柵度盤(或編碼盤)和讀數(shù)傳感器進行角度測量的。
根據(jù)測角精度可分為0。5〃,1〃,2〃,3〃,5〃,10〃等幾個等級,全站儀的分類全站儀采用了光電掃描測角系統(tǒng),其類型主要有:編碼盤測角系統(tǒng)、光柵盤測角系統(tǒng)及動態(tài)(光柵盤)測角系統(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),即電子速測儀、電子經(jīng)緯儀、電子記錄器各是一個整體,可以分離使用,也可以通過電纜或接口把它們組合起來,形成完整的全站儀。
(2)整體性(Integral)隨著電子測距儀進一步的輕巧化,現(xiàn)代的全站儀大都把測距,測角和記錄單元在光學、機械等方面設計成一個不可分割的整體,其中測距儀的發(fā)射軸、接收軸和望遠鏡的視準軸為同軸結(jié)構(gòu)。這對保證較大垂直角條件下的距離測量精度非常有利。
(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角、電子測距和數(shù)據(jù)自動記錄等基本功能,有的還可以運行廠家或用戶自主開發(fā)的機載測量程序。其經(jīng)典代表為徠卡公司的TC系列全站儀。
(2)機動型全站儀(Motorized total station)在經(jīng)典全站儀的基礎(chǔ)上安裝軸系步進電機,可自動驅(qū)動全站儀照準部和望遠鏡的旋轉(zhuǎn)。在計算機的在線控制下,機動型系列全站儀可按計算機給定的方向值自動照準目標,并可實現(xiàn)自動正、倒鏡測量。徠卡TCM系列全站儀就是典型的機動型全站儀。
(3)無合作目標性全站儀(Reflectorless total station)無合作目標型全站儀是指在無反射棱鏡的條件下,可對一般的目標直接測距的全站儀。因此,對不便安置反射棱鏡的目標進行測量,無合作目標型全站儀具有明顯優(yōu)勢。如徠卡TCR系列全站儀,無合作目標距離測程可達200m,可廣泛用于地籍測量,房產(chǎn)測量和施工測量等。
(4)智能型全站儀(Robotic total station)在機動化全站儀的基礎(chǔ)上,儀器安裝自動目標識別與照準的新功能,因此在自動化的進程中,全站儀進一步克服了需要人工照準目標的重大缺陷,實現(xiàn)了全站儀的智能化。在相關(guān)軟件的控制下,智能型全站儀在無人干預的條件下可自動完成多個目標的識別、照準與測量,因此,智能型全站儀又稱為“測量機器人”典型的代表有徠卡的TCA型全站儀等。
(1)短距離測距全站儀測程小于3KM,一般精度為±(5mm+5ppm),主要用于普通測量和城市測量。
(2)中測程全站儀測程為3-15km,一般精度為±(5mm+2ppm)-,±(2mm+2ppm)通常用于一般等級的控制測量。
(3)長測程全站儀測程大于15km,一般精度為±(5mm+1ppm),通常用于國家三角網(wǎng)及特級導線的測量。全站儀的結(jié)構(gòu)全站儀幾乎可以用在所有的測量領(lǐng)域。電子全站儀由電源部分、測角系統(tǒng)、測距系統(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角、測距儀器更多的功能,使用也更方便。這些特殊部件構(gòu)成了全站儀在結(jié)構(gòu)方面獨樹一幟的特點。
1.同軸望遠鏡全站儀的望遠鏡實現(xiàn)了視準軸、測距光波的發(fā)射、接收光軸同軸化。同軸化的基本原理是:在望遠物鏡與調(diào)焦透鏡間設置分光棱鏡系統(tǒng),通過該系統(tǒng)實現(xiàn)望遠鏡的多功能,即既可瞄準目標,使之成像于十字絲分劃板,進行角度測量。同時其測距部分的外光路系統(tǒng)又能使測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,再經(jīng)分光棱鏡作用使回光被光電二極管接收;為測距需要在儀器內(nèi)部另設一內(nèi)光路系統(tǒng),通過分光棱鏡系統(tǒng)中的光導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 ,進行而由內(nèi)、外光路調(diào)制光的相位差間接計算光的傳播時間,計算實測距離。同軸性使得望遠鏡一次瞄準即可實現(xiàn)同時測定水平角、垂直角和斜距等全部基本測量要素的測定功能。加之全站儀強大、便捷的數(shù)據(jù)處理功能,使全站儀使用極其方便。
2.雙軸自動補償在儀器的檢驗校正中已介紹了雙軸自動補償原理,作業(yè)時若全站儀縱軸傾斜,會引起角度觀測的誤差,盤左、盤右觀測值取中不能使之抵消。而全站儀特有的雙軸(或單軸)傾斜自動補償系統(tǒng),可對縱軸的傾斜進行監(jiān)測,并在度盤讀數(shù)中對因縱軸傾斜造成的測角誤差自動加以改正(某些全站儀縱軸最大傾斜可允許至±6′)。,也可通過將由豎軸傾斜引起的角度誤差,由微處理器自動按豎軸傾斜改正計算式計算,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補償。雙軸自動補償?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,與檢驗校正中所描述的不是一個水泡)來標定絕對水平面,該水泡是中間填充液體,兩端是氣體。在水泡的上部兩側(cè)各放置一發(fā)光二極管,而在水泡的下部兩側(cè)各放置一光電管,用一接收發(fā)光二極管透過水泡發(fā)出的光。
而后,通過運算電路比較兩二極管獲得的光的強度。當在初始位置,即絕對水平時,將運算值置零。當作業(yè)中全站儀器傾斜時,運算電路實時計算出光強的差值,從而換算成傾斜的位移,將此信息傳達給控制系統(tǒng),以決定自動補償?shù)闹?。自動補償?shù)姆绞匠跤?/a>微處理器計算后修正輸出外,還有一種方式即通過步進馬達驅(qū)動微型絲桿,把此軸方向上的偏移進行補正,從而使軸時刻保證絕對水平。
3.鍵盤鍵盤是全站儀在測量時輸入操作指令或數(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)時操作。
4.存儲器全站儀存儲器的作用是將實時采集的測量數(shù)據(jù)存儲起來,再根據(jù)需要傳送到其它設備如計算機等中,供進一步的處理或利用,全站儀的存儲器有內(nèi)存儲器和