經(jīng)緯儀結(jié)構(gòu)機(jī)器部件一、經(jīng)緯儀的結(jié)構(gòu)(主要常用部件):
1望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)螺旋 2 望遠(yuǎn)鏡 3 望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋 4 水平制動(dòng) 5 水平微動(dòng)螺旋 6 腳螺旋 9 光學(xué)瞄準(zhǔn)器 10物鏡調(diào)焦 11目鏡調(diào)焦 12 度盤讀數(shù)顯微鏡調(diào)焦 13 豎盤指標(biāo)管水準(zhǔn)器微動(dòng)螺旋 14 光學(xué)對(duì)中器 15 基座圓水準(zhǔn)器 16 儀器基座 17 豎直度盤 18 垂直度盤照明鏡 19 照準(zhǔn)部管水準(zhǔn)器
20水平度盤位置變換手輪
望遠(yuǎn)鏡與豎盤固連,安裝在儀器的支架上,這一部分稱為儀器的照準(zhǔn)部,屬于儀器的上部。望遠(yuǎn)鏡連同豎盤可繞橫軸在垂直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸應(yīng)與橫軸正交,橫軸應(yīng)通過水盤的刻畫中心。照準(zhǔn)部的數(shù)軸(照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)軸)插入儀器基座的軸套內(nèi),照準(zhǔn)部可以作水平轉(zhuǎn)動(dòng)。
經(jīng)緯儀根據(jù)度盤刻度和讀數(shù)方式的不同,分為游標(biāo)經(jīng)緯儀,光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀。目前我國主要使用光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀,游標(biāo)經(jīng)緯儀早已淘汰。
電子經(jīng)緯儀
光學(xué)經(jīng)緯儀
光學(xué)經(jīng)緯儀 電子經(jīng)緯儀
光學(xué)經(jīng)緯的水平度盤和豎直度盤用玻璃制成,在度盤平面的周誒邊緣刻有等間隔的分劃線,兩相鄰分劃線間距所對(duì)的圓心角稱為度盤的格值,又稱度盤的最小分格值。一般以格值的大小確定精度,分為:
DJ6 度盤格值為1° DJ2 度盤格值為20′ DJ1 (T3)度盤格值為4′
按精度從高精度到低精度分:DJ07,DJ1,DJ2,DJ6,DJ30等(D,J分別為大地和經(jīng)緯儀的首字母)
經(jīng)緯儀是測(cè)量任務(wù)中用于測(cè)量角度的精密測(cè)量儀器,可以用于測(cè)量角度、工程放樣以及粗略的距離測(cè)取。整套儀器由儀器、腳架部兩部分組成。
應(yīng)用舉列(已知A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo),求取C點(diǎn)坐標(biāo)):
是在已知坐標(biāo)的A、B兩點(diǎn)中一點(diǎn)架設(shè)儀器(以儀器架設(shè)在A點(diǎn)為列),完成安置對(duì)中的基礎(chǔ)操作以后對(duì)準(zhǔn)另一個(gè)已知點(diǎn)(B點(diǎn)),然后根據(jù)自己的需要配置一個(gè)讀數(shù)1并記錄,然后照準(zhǔn)C點(diǎn)(未知點(diǎn))再次讀取讀數(shù)2。讀數(shù)2與讀書1的差值既為角BAC的角度值,再精確量取AC、BC的距離,就可以用數(shù)學(xué)方法計(jì)算出C點(diǎn)的精確坐標(biāo)。
一些建設(shè)項(xiàng)目的工地上,我們會(huì)經(jīng)?吹揭恍┘夹g(shù)人員架著一臺(tái)儀器在進(jìn)行測(cè)量工作,他們所使用的儀器就是經(jīng)緯儀。經(jīng)緯儀最初的發(fā)明與航海有著密切的關(guān)系。在十五 十六世紀(jì),英國、法國等一些發(fā)達(dá)國家,因?yàn)楹胶:蛻?zhàn)爭的原因,需要繪制各種地圖、海圖。最早繪制地圖使用的是三角測(cè)量法,就是根據(jù)兩個(gè)已知點(diǎn)上的觀測(cè)結(jié)果,求出遠(yuǎn)處第三點(diǎn)的位置,但由于沒有合適的儀器,導(dǎo)致角度測(cè)量手段有限,精度不高,由此繪制出的地形圖精度也不高。而經(jīng)緯儀的發(fā)明,提高了角度的觀測(cè)精度,同時(shí)簡化了測(cè)量和計(jì)算的過程,也為繪制地圖提供了更精確的數(shù)據(jù)。后來經(jīng)緯儀被廣泛地使用于各項(xiàng)工程建設(shè)的測(cè)量上。經(jīng)緯儀包括基座、度盤(水平度盤和豎直度盤)和照準(zhǔn)部三個(gè)部分;脕碇握麄(gè)儀器。水平度盤用來測(cè)量水平角。照準(zhǔn)部上有望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)管以及讀數(shù)裝置等等。
經(jīng)緯儀是測(cè)量工作中的主要測(cè)角儀器。由望遠(yuǎn)鏡、水平度盤、豎直度盤、水準(zhǔn)器、基座等組成。測(cè)量時(shí),將經(jīng)緯儀安置在三腳架上,用垂球或光學(xué)對(duì)點(diǎn)器將儀器中心對(duì)準(zhǔn)地面測(cè)站點(diǎn)上,用水準(zhǔn)器將儀器定平,用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)測(cè)量目標(biāo),用水平度盤和豎直度盤測(cè)定水平角和豎直角。按精度分為精密經(jīng)緯儀和普通經(jīng)緯儀;按讀數(shù)設(shè)備可分為光學(xué)經(jīng)緯儀和游標(biāo)經(jīng)緯儀;按軸系構(gòu)造分為復(fù)測(cè)經(jīng)緯儀和方向經(jīng)緯儀。此外,有可自動(dòng)按編碼穿孔記錄度盤讀數(shù)的編碼度盤經(jīng)緯儀;可連續(xù)自動(dòng)瞄準(zhǔn)空中目標(biāo)的自動(dòng)跟蹤經(jīng)緯儀;利用陀螺定向原理迅速獨(dú)立測(cè)定地面點(diǎn)方位的陀螺經(jīng)緯儀和激光經(jīng)緯儀;具有經(jīng)緯儀、子午儀和天頂儀三種作用的供天文觀測(cè)的全能經(jīng)緯儀;將攝影機(jī)與經(jīng)緯儀結(jié)合一起供地面攝影測(cè)量用的攝影經(jīng)緯儀等。
測(cè)量水平角和豎直角的儀器。是由英國機(jī)械師西森(Sisson)約于1730年首先研制的,后經(jīng)改進(jìn)成型,正式用于英國大地測(cè)量中。1904年,德國開始生產(chǎn)玻璃度盤經(jīng)緯儀。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,60年代出現(xiàn)了電子經(jīng)緯儀。在此基礎(chǔ)上,70年代制成電子速測(cè)儀。
經(jīng)緯儀是望遠(yuǎn)鏡的機(jī)械部分,使望遠(yuǎn)鏡能指向不同方向。經(jīng)緯儀具有兩條互相垂直的轉(zhuǎn)軸,以調(diào)校望遠(yuǎn)鏡的方位角及水平高度。此類架臺(tái)結(jié)構(gòu)簡單,成本較低,主要配合地面望遠(yuǎn)鏡(大地測(cè)量、觀鳥等用途)使用,若用來觀察天體,由于天體的日周運(yùn)動(dòng)方向通常不與地平線垂直或平行,因此需要同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)兩軸并隨時(shí)間變換轉(zhuǎn)速才能追蹤天體,不過視場(chǎng)中其它天體會(huì)相對(duì)于目標(biāo)天體旋轉(zhuǎn),除非加上抵消視場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu),否則不適合用于長時(shí)間曝光的天文攝影。
一、赤經(jīng)及赤緯 在茫茫大海中,航行的船只遇到危險(xiǎn),求急救時(shí),第一就是要讓救援的人知道船只的所在處,也就是說要將船只所在的經(jīng)緯度告知救援的人。經(jīng)緯度不僅能在海洋上指出船只的位置。它的最大好處是能將一個(gè)物體的確實(shí)位置,很簡潔地讓大家都能明了。同樣的,在無際無涯的夜空星海中,一旦發(fā)現(xiàn)了新的星體,你如何將它的正確位置,公諸于世呢?你是否想到應(yīng)該有一種類似經(jīng)緯度的度量系統(tǒng),來標(biāo)定星球位置,制作星圖呢?天文學(xué)家所使用的度量系統(tǒng)是赤經(jīng)(Rightascension)及赤緯(Declination),赤緯的單位是度(Degrees),赤經(jīng)單位是時(shí)(Hours)、分(Minutes),我們對(duì)這些也許并不熟悉,但要了解也并不難。
由于星辰距我們甚遠(yuǎn),單靠眼睛實(shí)在辨別不出它們之間的遠(yuǎn)近差別,因此這些星球在我們看來都好像同樣遠(yuǎn)近。我們就假想有一懸空之球殼罩住了整個(gè)地球,這個(gè)假想的球就叫做天球(Celestialsphere),而這些星星就固定在球殼內(nèi)面,每次我們只能看到半個(gè)球面。因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)的結(jié)果,天球便好像由東至西不斷地繞著我們旋轉(zhuǎn),而天球北(南)極恰在地球地理北(南)極的正上空,天球赤道也恰在地球赤道的正上空,即位在二天極的中央。像地球一樣,我們將天球刻劃上了經(jīng)緯度,在天文學(xué)中這相當(dāng)于地球緯(經(jīng))度的,便叫做赤緯(赤經(jīng))。從天極到天球赤道間,赤緯共分90°;而赤經(jīng)共分24時(shí),1時(shí)又分60分,即1h=60m=15°,這是因?yàn)榈厍蚧蛱烨蛎啃r(shí)旋轉(zhuǎn)15°而得名。
這套決定天體位置的方法,看起來相當(dāng)復(fù)雜,但是它有許多好處。例如,天球不斷旋轉(zhuǎn),所以星星的視位置不斷改變,像是由東至西橫過夜空;同時(shí),又因地球公轉(zhuǎn)結(jié)果,雖在同一時(shí)刻,隔幾天后,星星位置也稍稍偏西;或是你由北向南行走時(shí),星星對(duì)地平線之相對(duì)位置,也都有所改變。既然星星之視位置,如此善變,故要依照所見來說明其位置,是相當(dāng)困難的,只能藉著赤經(jīng)、赤緯來說明了,因?yàn)槊恳粋(gè)星球恰與一組赤經(jīng)緯度相對(duì)應(yīng)。但也由于星象瞬息萬變,到底應(yīng)如何去測(cè)量其赤經(jīng)及赤緯呢?
二、經(jīng)緯儀之制作
經(jīng)緯儀(Theodolite)是用來量度赤經(jīng)、赤緯的,它是一種具有許多天文望遠(yuǎn)鏡特性的觀測(cè)裝置。
現(xiàn)在介紹一種簡單的經(jīng)緯儀做法,所須材料列于表一,各材料之尺寸大小僅供參改,可自斟酌,但各零件之相關(guān)位置必須弄清。
制作之前先看看圖1,圖2,圖3,及作法:
1.用厚(3/8)"之三夾板,鋸下二個(gè)圓盤,直徑比量角器(分度器)稍大約(1/2)"即可。以強(qiáng)力膠在每一圓盤上,黏上二塊量角器,量角器底邊中點(diǎn),須確實(shí)黏在圓盤中心上。(見圖2)。
2.把一個(gè)圓盤用二根螺絲釘,固定在D上,圓盤之圓心與90°之連線,必須與D之中線重疊,在D之兩端各釘上一個(gè)螺絲圈,(注意不是釘在有圓盤的那一面,見圖2)視線便可通過兩個(gè)小圈觀察。
3.在另一圓盤圓心處,鑿一(1/4)"的洞,這洞要同時(shí)穿過A、C,(見圖3),用一螺絲穿過栓好,調(diào)整一下松緊程度,使C很容易旋轉(zhuǎn)。
4.從附于D之量角器圓心鑿洞,以木栓或螺絲將D、C旋緊。但D、C間要能轉(zhuǎn)動(dòng),不要固定。
5.用鐵片截取三個(gè)三角形,以螺絲釘或小釘子將它們附于C上,三角形之尖端必須平貼于量角器上。
6.以鉸