一、全站儀棱鏡;局R(shí)

(1)反射棱鏡的作用
在利用反射棱鏡(或者反射片)作為反射物進(jìn)行測(cè)距時(shí),反射棱鏡接收全站儀發(fā)出的光信號(hào),并將其反射回去。全站儀發(fā)出光信號(hào),并接收從反射棱鏡反射回來(lái)的光信號(hào),計(jì)算光信號(hào)的相位移等,從而間接求得光通過(guò)的時(shí)間,最后測(cè)出全站儀到反射棱鏡的距離。
(2)反射棱鏡的原理
反射棱鏡的工作原理實(shí)際上是光的反射定律和折射定律。光在相同介質(zhì)中發(fā)生反射時(shí),其反射角和入射角相等;光由一種介質(zhì)垂直兩介質(zhì)平面入射到另一種介質(zhì)時(shí),不會(huì)發(fā)生折射。


實(shí)際應(yīng)用的棱鏡如圖1;棱鏡尾部的結(jié)構(gòu)為三面正交(圖2所示A、B、C面),其形狀如圖2;原理如圖3。
圖3中直角三角形為反射棱鏡尾部結(jié)構(gòu)的一個(gè)斷面,其中一角度為90度,A面和B面相互垂直。入射光R1入射到面B面上,其反射光再入射到面A上,最后有反射光R2返回,其方向與R1的方向互逆。根據(jù)光的反射定律可以知道以下關(guān)系:


即R1和R2是平行的。就是說(shuō)反射棱鏡能夠?qū)⒐獍凑赵钒l(fā)射回去。
(3)棱鏡常數(shù)
由于空氣的折射率近似等于1.0,而玻璃的折射率大約等于1.5;根據(jù)公式 可知光通過(guò)玻璃時(shí)的速度比通過(guò)空氣時(shí)的要小。
用全站儀測(cè)量?jī)x器到反射棱鏡之間的距離時(shí),儀器根據(jù)測(cè)量顯示的距離比實(shí)際的距離要長(zhǎng)。因此,棱鏡常數(shù)取決于玻璃的折射率和棱鏡的厚度(光通過(guò)的長(zhǎng)度)。假設(shè)反射棱鏡頂點(diǎn)在測(cè)點(diǎn)的鉛直線上,那么棱鏡(玻璃材料)折射率的改正值就是棱鏡常數(shù)。但實(shí)際應(yīng)用中由于安裝固定的需要,棱鏡的頂點(diǎn)位置不在測(cè)點(diǎn)的鉛直線上。


實(shí)際應(yīng)用的棱鏡常數(shù)的計(jì)算(如圖4)方法如下:


上式中:

例如某廠家制造的反射棱鏡在應(yīng)用時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)其說(shuō)明書中標(biāo)稱的棱鏡常數(shù)有兩種即-40和-30;這是通過(guò)增加或減少一只外框來(lái)改變棱鏡常數(shù)的。實(shí)際上就是改變了 式中H的數(shù)值而已。
(4) 反射棱鏡的種類
從儀器發(fā)出的測(cè)距光束會(huì)隨其通過(guò)的距離增大而出現(xiàn)擴(kuò)大光束。在采用一個(gè)反射棱鏡時(shí),儀器接收到的返回光量會(huì)減弱。實(shí)際應(yīng)用中在進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)量時(shí)使用多個(gè)反射棱鏡。常用的棱鏡有:?jiǎn)卫忡R;3棱鏡;9棱鏡;簡(jiǎn)易棱鏡;標(biāo)桿單棱鏡等。

二、全站儀棱鏡常數(shù)的測(cè)定

全站儀的測(cè)距棱鏡常數(shù)的確定其方法有“六段法”和“三站法”兩種,現(xiàn)簡(jiǎn)要介紹“三站法”:
1、在較為平坦的地面選擇三點(diǎn)A、B、C,并使其間距大致相同。
2、在A點(diǎn)設(shè)站測(cè)量AC間的水平距離兩組,每一組讀數(shù)五次,兩組平均數(shù)為Dac。
3、在C點(diǎn)設(shè)站測(cè)量CA間的水平距離兩組,每一組讀數(shù)五次,兩組平均數(shù)為Dca。
4、在B點(diǎn)設(shè)站測(cè)量BC、BA間的水平距離各兩組,每一組讀數(shù)五次,其平均數(shù)分別為Dbc和Dba。
5、棱鏡常數(shù)△=(Dba+Dbc-(Dac+Dca)/ 2)/2。
6、棱鏡加常數(shù)為C=-△。
7、假如在徠卡全站儀里面設(shè)置,徠卡本來(lái)原配棱鏡常數(shù)為34.4mm,那么,此棱鏡常數(shù)就設(shè)置為C。但是此棱鏡自身的棱鏡常數(shù)則為:(C-34.4)mm。
《棱鏡常數(shù)》光在反射棱鏡中傳播所用的超量時(shí)間會(huì)使所測(cè)距離增大某一數(shù)值,也就是說(shuō)光在玻璃中的傳播速度要比空氣中慢,通常我們稱這增大的數(shù)值為棱鏡常數(shù)。通常棱鏡常數(shù)已在生產(chǎn)廠家所附的說(shuō)明書上或棱鏡上標(biāo)出,供測(cè)距時(shí)使用。當(dāng)使用于全站儀不配套的反射棱鏡時(shí),務(wù)必首先確定其棱鏡常數(shù)。
注意:
1、我們常用的對(duì)中桿的棱鏡可以從正面和反面安裝。安裝位置不同,即使使用同一對(duì)中桿的棱鏡常數(shù)也不相同。
2、全站儀用于外業(yè)作業(yè)前,應(yīng)首先確定其棱鏡常數(shù)。