棱镜常数小知识

2014-08-27 11:37:17    来源:中国勘测联合网

摘要:我们都知道全站仪发射EDM信号给棱镜,棱镜反射回全站仪来进行测距的,并且全站仪必须设置和棱镜标识相同的棱镜常数才能获得正确的测量

    我们都知道全站仪发射EDM信号给棱镜,棱镜反射回全站仪来进行测距的,并且全站仪必须设置和棱镜标识相同的棱镜常数才能获得正确的测量结果。那么,棱镜常数到底是什么?

反射棱镜的原理
 
    反射棱镜的工作原理实际上是光的反射定律和折射定律。光在相同介质中发生反射时,其反射角和入射角相等;光由一种介质垂直两介质平面入射到另一种介质时,不会发生折射。
    实际应用的棱镜如图1;棱镜尾部的结构为三面正交(图2所示A、B、C面),其形状如图2;原理如图3。

    图3中直角三角形为反射棱镜尾部结构的一个断面,其中一角度为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,其方向与R1的方向互逆。根据光的反射定律可以知道以下关系:
∠α=∠α',∠β=∠β'
∠α+∠α'+∠β+∠β=180°'
    即R1和R2是平行的。就是说反射棱镜能够将光按照原路发射回去。
 
    光在反射棱镜中传播所用的超量时间会使所测距离增大某一数值,也就是说光在玻璃中的传播速度要比空气中慢,通常我们称这增大的数值为棱镜常数。

棱镜常数

    由于空气的折射率近似等于1.0,而玻璃的折射率大约等于1.5;根据公式 可知光通过玻璃时的速度比通过空气时的要小。

    用全站仪测量仪器到反射棱镜之间的距离时,仪器根据测量显示的距离比实际的距离要长。因此,棱镜常数取决于玻璃的折射率和棱镜的厚度(光通过的长度)。假设反射棱镜顶点在测点的铅直线上,那么棱镜(玻璃材料)折射率的改正值就是棱镜常数。但实际应用中由于安装固定的需要,棱镜的顶点位置不在测点的铅直线上。

 
    实际应用的棱镜常数的计算(如图4)方法如下:
P=-[H*(n-1)-d]
  上式中:
    P为棱镜常数
    H为棱镜玻璃厚度
    n为棱镜玻璃折射率
    d为棱镜顶点到棱镜安装螺旋尾部的长度

    例如某厂家制造的反射棱镜在应用时会发现其说明书中标称的棱镜常数有两种即-40和-30;这是通过增加或减少一只外框来改变棱镜常数的。实际上就是改变了 式中H的数值而已。

总结

    现在随着测绘队伍越来越庞大,一台全站仪可能要同时观测几个不同棱镜,所以测绘人员应该注意棱镜上标注的棱镜常数是否和仪器内设置的棱镜常数一致,避免不必要的精度损失。【
中国勘测联合网】
 
 

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