全站儀的基本原理
光電度盤(pán)一般分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是由一組排列在圓形玻璃上具有相鄰的透明區(qū)域或不透明區(qū)的同心圓上刻得編碼所形成編碼度盤(pán)進(jìn)行測(cè)角；另一類(lèi)是在度盤(pán)表面上一個(gè)圓環(huán)內(nèi)刻有許多均勻分布的透明和不透明等寬度間隔的輻射狀柵線(xiàn)的光柵度盤(pán)進(jìn)行測(cè)角。也有將上述二者結(jié)合起來(lái)，采用“編碼與光柵相結(jié)合”的度盤(pán)進(jìn)行測(cè)角。

1、編碼度盤(pán)測(cè)角原理
    在玻璃圓盤(pán)上刻劃幾個(gè)同心圓帶，每一個(gè)環(huán)帶表示一位二進(jìn)制編碼，稱(chēng)為碼道(如下圖所示）。如果再將全圓劃成若干扇區(qū)，則每個(gè)扇形區(qū)有幾個(gè)梯形，如果每個(gè)梯形分別以“亮”和“黑”表示“0”和“1”的信號(hào)，則該扇形可用幾個(gè)二進(jìn)數(shù)表示其角值。例如，用四位二進(jìn)制表示角值，則全圓只能刻成24＝16個(gè)扇形，則度盤(pán)刻劃值為360^o/16=22.5^o，如圖所示，這顯然是沒(méi)有什么實(shí)際意義的。如果*小值為20”，則需刻成(360×60×60)/20=64800個(gè)扇形區(qū)，而64800≈2¹⁶個(gè)碼道。因?yàn)槎缺P(pán)直徑有限，碼道愈多，靠近度盤(pán)中心的扇形間隔愈小，又缺乏使用意義，故一般將度盤(pán)刻成適當(dāng)?shù)拇a道，再利用測(cè)微裝置來(lái)達(dá)到細(xì)分角值的目的。

2、增量式光柵度盤(pán)測(cè)角原理
    均勻地刻有許多一定間隔細(xì)線(xiàn)的直尺或圓盤(pán)稱(chēng)為光柵尺或光柵盤(pán)。刻在直尺上用于直線(xiàn)測(cè)量的為直線(xiàn)光柵（如圖 2-2-31(a)），刻在圓盤(pán)上的等角距的光柵稱(chēng)為徑向光柵（如圖 2-2-31 (b) ）。設(shè)光柵的柵線(xiàn)（不透光區(qū)）寬度為 a ，縫隙寬度為 b ，柵距d ＝ a ＋ b ，通常 a ＝ b，它們都對(duì)應(yīng)一角度值。在光柵度盤(pán)的上下對(duì)應(yīng)位置上裝上光源、計(jì)數(shù)器等，使其隨照準(zhǔn)部相對(duì)于光柵度盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，可由計(jì)數(shù)器累計(jì)所轉(zhuǎn)動(dòng)的柵距數(shù)，從而求得所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度值。因?yàn)楣鈻哦缺P(pán)上沒(méi)有**度數(shù)，只是累計(jì)移動(dòng)光柵的條數(shù)計(jì)數(shù)，故稱(chēng)為增量式光柵度盤(pán)，其讀數(shù)系統(tǒng)為增量式讀數(shù)系統(tǒng)。

2-2-31(a)	2-2-31(b)

    如圖2-2-32所示。指示光柵、接收管、發(fā)光管位置固定在照準(zhǔn)部上。當(dāng)度盤(pán)隨照準(zhǔn)部移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋落在接收管上。度盤(pán)每轉(zhuǎn)動(dòng)一條光柵，莫爾條紋在接收管上移動(dòng)一周，流過(guò)接收管的電流變化一周。當(dāng)儀器照準(zhǔn)零方向時(shí)，讓儀器的計(jì)數(shù)器處于零位，而當(dāng)度盤(pán)隨照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)某目標(biāo)時(shí)，流過(guò)接收管電流的周期數(shù)就是兩方向之間所夾的光柵數(shù)。由于光柵之間的夾角是已知，計(jì)數(shù)器所計(jì)的電流周期數(shù)經(jīng)過(guò)處理就刻有顯示處角度值。如果在電流波形的每一周期內(nèi)再均勻內(nèi)插n個(gè)脈沖，計(jì)算器對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，所得的脈沖數(shù)就等于兩個(gè)方向所夾光柵數(shù)的n倍，就相當(dāng)于把光柵刻劃線(xiàn)增加了n倍，角度分辨率也就提高了n倍。使用增量式光柵度盤(pán)測(cè)角時(shí)，照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動(dòng)的速度要均勻，不可突快或太快，以保證計(jì)數(shù)的正確性。

增量式光柵度盤(pán)測(cè)角原理

3、動(dòng)態(tài)光柵度盤(pán)測(cè)角原理
    動(dòng)態(tài)光柵度盤(pán)測(cè)角原理如圖2-2-33所示。度盤(pán)光柵可以旋轉(zhuǎn)，另有兩個(gè)與度盤(pán)光柵交角為β的指標(biāo)光柵S和R，S為固定光柵，位于度盤(pán)外側(cè)；R為可動(dòng)光柵，位于度盤(pán)內(nèi)側(cè)。同時(shí)，度盤(pán)上還有兩個(gè)標(biāo)志點(diǎn)a和b，S只接收a的信號(hào)，R只接收b的信號(hào)，測(cè)角時(shí)，S代表任一原方向，R隨著照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)，當(dāng)照準(zhǔn)目標(biāo)后，R位置已定，此時(shí)啟動(dòng)測(cè)角系統(tǒng)，使度盤(pán)在馬達(dá)的帶動(dòng)下，始終以一定的速度逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，b點(diǎn)先通過(guò)R，開(kāi)始計(jì)數(shù)。接著a通過(guò)S，計(jì)數(shù)停止，此時(shí)計(jì)下了RS之間的柵距（φ₀）的整倍n和不是一個(gè)分劃的小數(shù)Δφ₀，則水平角為β=nφ₀+Δφ₀。事實(shí)上，每個(gè)柵格為一脈沖信號(hào)，由R、S的粗測(cè)功能可計(jì)數(shù)得n；利用R、S的精測(cè)功能可測(cè)得不足一個(gè)分劃的相位差Δφ₀，其精度取決于將φ₀劃分成多少相位差脈沖。

動(dòng)態(tài)光柵度盤(pán)測(cè)角原理

1）水平角測(cè)量 　　
（1）按角度測(cè)量鍵，使全站儀處于角度測(cè)量模式，照準(zhǔn)**個(gè)目標(biāo)A。 　　
（2）設(shè)置A方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為0°00′00〃。 　　
（3）照準(zhǔn)**個(gè)目標(biāo)B，此時(shí)顯示的水平度盤(pán)讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。 　　
2）距離測(cè)量 　　
（1）設(shè)置棱鏡常數(shù) 　　測(cè)距前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中，儀器會(huì)自動(dòng)對(duì)所測(cè)距離進(jìn)行改正。 　　（2）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值　　光在大氣中的傳播速度會(huì)隨大氣的溫度和氣壓而變化，15℃和760mmHg是儀器設(shè)置的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，此時(shí)的大氣改正為0ppm。實(shí)測(cè)時(shí)，可輸入溫度和氣壓值，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算大氣改正值（也可直接輸入大氣改正值），并對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行改正?！　?br />（3）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。 　　
（4）距離測(cè)量 　　照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心，按測(cè)距鍵，距離測(cè)量開(kāi)始，測(cè)距完成時(shí)顯示斜距、平距、高差。 　　
全站儀的測(cè)距模式有精測(cè)模式、跟蹤模式、粗測(cè)模式三種。精測(cè)模式是*常用的測(cè)距模式，測(cè)量時(shí)間約2.5S，*小顯示單位1mm；跟蹤模式，常用于跟蹤移動(dòng)目標(biāo)或放樣時(shí)連續(xù)測(cè)距，*小顯示一般為1cm，每次測(cè)距時(shí)間約0.3S；粗測(cè)模式，測(cè)量時(shí)間約0.7S，*小顯示單位1cm或1mm。在距離測(cè)量或坐標(biāo)測(cè)量時(shí)，可按測(cè)距模式（MODE）鍵選擇不同的測(cè)距模式?！　?br />
應(yīng)注意，有些型號(hào)的全站儀在距離測(cè)量時(shí)不能設(shè)定儀器高和棱鏡高，顯示的高差值是全站儀橫軸中心與棱鏡中心的高差。 　
　
3）坐標(biāo)測(cè)量 　
?。?）設(shè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。 　
　（2）設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為其方位角。當(dāng)設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算后視方向的方位角，并設(shè)定后視方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為其方位角。　
?。?）設(shè)置棱鏡常數(shù)。 　
?。?）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。 　
?。?）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。 　
?。?）照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡，按坐標(biāo)測(cè)量鍵，全站儀開(kāi)始測(cè)距并計(jì)算顯示測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)