全站儀的基本原理
光電度盤一般分為兩大類：一類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進(jìn)行測(cè)角；另一類是在度盤表面上一個(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的光柵度盤進(jìn)行測(cè)角。也有將上述二者結(jié)合起來，采用“編碼與光柵相結(jié)合”的度盤進(jìn)行測(cè)角。

1、編碼度盤測(cè)角原理
    在玻璃圓盤上刻劃幾個(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，則度盤刻劃值為360^o/16=22.5^o，如圖所示，這顯然是沒有什么實(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直徑有限，碼道愈多，靠近度盤中心的扇形間隔愈小，又缺乏使用意義，故一般將度盤刻成適當(dāng)?shù)拇a道，再利用測(cè)微裝置來達(dá)到細(xì)分角值的目的。

2、增量式光柵度盤測(cè)角原理
    均勻地刻有許多一定間隔細(xì)線的直尺或圓盤稱為光柵尺或光柵盤?？淘谥背呱嫌糜谥本€測(cè)量的為直線光柵（如圖 2-2-31(a)），刻在圓盤上的等角距的光柵稱為徑向光柵（如圖 2-2-31 (b) ）。設(shè)光柵的柵線（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上沒有**度數(shù)，只是累計(jì)移動(dòng)光柵的條數(shù)計(jì)數(shù)，故稱為增量式光柵度盤，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)度盤隨照準(zhǔn)部移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋落在接收管上。度盤每轉(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)度盤隨照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)某目標(biāo)時(shí)，流過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。

增量式光柵度盤測(cè)角原理

3、動(dòng)態(tài)光柵度盤測(cè)角原理
    動(dòng)態(tài)光柵度盤測(cè)角原理如圖2-2-33所示。度盤光柵可以旋轉(zhuǎn)，另有兩個(gè)與度盤光柵交角為β的指標(biāo)光柵S和R，S為固定光柵，位于度盤外側(cè)；R為可動(dòng)光柵，位于度盤內(nèi)側(cè)。同時(shí)，度盤上還有兩個(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R，開始計(jì)數(shù)。接著a通過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。　　
（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。　　

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 　
　（1）設(shè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。 　
?。?）設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(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讀數(shù)為其方位角。　
　（3）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，全站儀開始測(cè)距并計(jì)算顯示測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)