光學經緯儀

光學經緯儀是用於角度測量的儀器。我國生產的經緯儀用“DJ”表示，“D”為“大地測量”的“大”字的漢語拼音的首字母，“J”為“經緯儀”的“經”字的漢語拼音的首字母，緊跟其後的阿拉伯數字代表儀器的精度。經緯儀的精度用水平方向一測回中誤差表示。例如：DJ6表示其一測回方向中誤差為“6”的經緯儀型號，其他型號可為此類推。

光學經緯儀的主要功能是測量縱、橫軸線（中心線）、垂直度以及水平角度和豎直角度的控制測量等。光學經緯儀主要應用於機電工程建（構）築物建立平面控制網的測量以及廠房（車間）柱安裝鉛垂度的控制測量，用於測量縱向、橫向中心線，建立安裝測量控制網並在安裝全過程進行測量控制。

測量水平角和垂直角的儀器。英國人西森(Sisson)約於1730年首先研製，成型后，用於英國大地測量。1904年，德國開始生產玻璃度盤經緯儀。1920年，瑞士H.威特(H.Wild)等人製成世界上第一台Th1型光學經緯儀。隨著電子技術的發展，60年代出現裝有電子掃描度盤，在讀數窗能自動顯示水平度盤和垂直度盤讀數的數字電子經緯儀。經緯儀主要部件有望遠鏡、度盤、水準器、讀數設備和基座等。

經緯儀是根據測角原理設計的。為了測定在O點的水平角AOB，必須在通過空間兩方向線交點O的鉛垂線上，水平地放置一個帶有角度分划的水平度盤。圖上豎直面OAA1與水平度盤的交線得到讀數a，豎直面OBB1與水平度盤的交線得到讀數b。b減a即為水平角A1O1B1值β。為了測定垂直角，豎放一個垂直度盤，在垂直度盤上讀取視線OA的讀數，即可讀得目標方向的垂直角值δ。

經緯儀按精度指標劃分為若干等級。精度指標以野外一測回的水平方向中誤差表示。中國1982年頒發的經緯儀系列標準(GB3161-82)將經緯儀分為DJ07、DJ1、DJ2、DJ6和DJ30五個等級。以DJ2、DJ6為例，一測回水平方向中誤差分別為2″和6″；望遠鏡放大倍數分別不小於28倍和25倍；照準部水準器角值分別為20″/2mm和30″/2mm；垂直度盤指標補償範圍為±2′；水平度盤刻劃直徑不小於90mm；垂直度盤刻劃直徑不小於70mm；水平讀數最小值分別為1″和60″。

按物理特性劃分，經緯儀經歷了機械型、光學機械型和集光、機、電及微電子技術於一體的智能型三個發展階段，各階段的標誌性產品分別為游標經緯儀、光學經緯儀和電子經緯儀，目前主要使用的是光學經緯儀和電子經緯儀。光學經緯儀利用集合光學的放大、反射、折射等原理進行度盤讀數；電子經緯儀利用的物理光學、電子學和光電轉換等原理顯示度盤讀數，電子經緯儀是現代高科技高度集成的產品。

按測角精度劃分光學經緯儀有DJ1、DJ2、DJ6等級別，DJ6為“大地”、“經緯儀”的首字母漢語拼音縮寫，1、2、6分別為該經緯儀一測回方向觀測中誤差(以秒為單位)。

水平度盤、堅直度盤以及游標盤都由金屬製成，利用游標尺讀取度盤上不滿一整分划的讀數。在水平度盤和游標盤上，都設有制動和微動螺旋，使兩個圓盤都能轉動，以便用複測法(見水平角測量)觀測水平角，因此游標經緯儀屬於複測經緯儀。

水平度盤和堅直度盤均用光學玻璃製成。讀數設備由比較複雜的光學系統組成。通過讀數系統，把兩個度盤的分划影象或度盤對徑分划影象呈現在同一讀數顯微鏡內。其測角設備的測微方式有顯微帶尺光學測微器，單玻璃平板光學測微器和符合讀數光學測微器等。光學經緯儀的讀數顯微鏡就在望遠鏡的目鏡旁邊，便於觀測者讀數。近年光學經緯儀的光學系統和機械結構有很大改進，例如採用正象望遠鏡；快調焦、慢調焦機構；同軸制動微動機構；度盤讀數數字化；用帶有分划尺的讀數顯微鏡；兩個度盤影象呈現不同顏色；粗、精配置度盤機構以及豎盤指標自動歸零裝置等。

測角設備採用了編碼度盤、光柵度盤、電柵度盤或記時測角度盤，實現了電子數字化自動測角。

(1)編碼度盤是刻有編碼的圓形玻璃度盤。編碼圖形是由一組排列在度盤上具有相鄰的透明區和不透明區的同心圓所組成。在每一圈碼道的一邊安放光源，另一邊裝有硅光電池或光電二極體。光源發射的光線，在透明區光線可通過，被光電二極體接收，有電流產生為“1”；在不透明區光線被遮住，無電流產生為“0”。於是，觀測角度就能夠通過所有碼道上的讀數頭測量，以二進位形式輸入微處理機處理後用十進位數字輸出。由於採用編碼圖形形式不同，分為二進位碼、循環碼(格雷碼)和矩陣碼。二進位碼和循環碼的碼道數等於輸出二進位的位數，位數越高，碼道的圈數就越多，碼道上排列的光電二極體就越多，但這將受到電子經緯儀外形尺寸的限制。為了克服這一缺點，採用測微裝置來提高測角系統的解析度。

(2) 光柵度盤是在玻璃度盤表面上刻制許多均勻分佈的透明和不透明的等寬度間隔的柵線的圓分度元件。電子經緯儀上用的光柵度盤的柵線都是輻射狀的直線。當兩塊光柵度盤面對面疊合，並使它們的柵線有微小交角時，就可以看到明暗相間的粗條紋，稱為莫爾條紋。當光柵相對於固定光柵轉動時，莫爾條紋沿著角平分線由里向外移動，莫爾條紋通過某參考點的數目和速度與光柵線通過該點的數目和速度相應。因此，測量莫爾條紋移過的條紋數目即可知道光柵的移動距離(轉角)。光柵度盤實際上是一個增量編碼器，它也採用測微裝置來提高測角系統的解析度。

(3)電柵度盤是一種用於測量角度位移的感測器，利用兩個平面繞組的互感隨角度位移而變化的原理製造的。它不需要光學系統，結構簡單。它具有純正弦交流工作狀態，可以應用成熟的測相技術進行高倍數電子細分。

(4)計時測角度盤是通過測量兩個“時間”標誌的間隔來測量角度。在計時測角裝置內，有一個恆速旋轉系統和一個測量轉角α所需時間t的測時系統。恆速旋轉系統由石英振蕩器分頻控制的同步電機驅動，測時系統也用石英振蕩器分頻獲得時間基準。

DJ6光學經緯儀是一種廣泛使用在地形測量、工程測量及礦山測量中的光學經緯儀

右圖中個部分為以下名稱:

1.指標水準器觀察鏡

2.豎盤指標水準器

3.指標水準器改正護蓋

4.望遠鏡調焦圈

5.讀數照明反光鏡

6.照準部水準器

7.校正螺釘

8.換盤手輪

9.腳螺旋

10.防扭簧片

11.望遠鏡制動器

12.粗瞄準鏡13.分划板改正護蓋

14.讀數顯微鏡目鏡

15.望遠鏡目鏡

16.圓水準器

17.磁針差榫(單配)

18.望遠鏡微動手輪

19.水平微動手輪

20.水平制動手輪

21.三角座

22.指標水準器微動手輪

23.光學對點器目鏡

24.底座制緊螺釘