全站仪 绝对编码度盘和光栅度盘工作原理，和他们的优点缺点。谢谢

光栅是指均匀刻有间隔很小栅线的光学玻璃。若栅线刻在度盘上，就构成了光栅度盘(如图1所示)，光栅度盘的栅线可以是直线，也可以是曲线。在电子经纬仪的光栅度盘上刻的都是辐射状的直线，辐射中心通常与圆度盘的圆心重合，因此也叫做中心辐射光栅度盘见图1。另外，如按光栅使用特性，可分为相位光栅和振幅光栅，按光栅度盘的光学原理，可分为透射光栅和反射光栅。

图1 光栅度盘（局部） 图2莫尔条纹

在电子经纬仪中要实现测角，通常要由两个光栅度盘组成，其中一个称为主光栅，另一个称为指示光栅。利用光栅度盘测角就是要测定从起始方向两光栅度盘相对移动的光栅数，因此这种测角方式也称作增量式测角方式。当两个间隔相同的光栅相迭并成很小的交角，当它们相对移动时可以看到明暗相间的干涉条纹(如图2所示)，称为莫尔干涉条纹，简称莫尔条纹。
设B为条纹宽度，w为栅距，θ为两光栅的交角，则近似可得
B=w/(2*tg(θ/2))
一般来说，θ很小，故上式可简化为
B=w／θ
因此，莫尔条纹宽度B与栅距w之比而定义的莫尔条纹放大倍数K为
K=B／w=1／θ
由于θ很小，因此K值很大，也就是说，莫尔条纹起着放大作用，这样大大提高了分辨率。而且θ越小，K值越大。由此可见，要想知道光栅相对移动的数目，只要测出奠尔条纹的移动数目。当光栅相对移动一个栅距w时，莫尔条纹就沿近于垂直于光栅相对移动的方向移动一个条纹宽度B。当光栅移动方向改变时，莫尔条纹的移动方向也随之改变。
光栅度盘的读数系统采用发光二极管和光电二极管进行光电探测(如图3所示)，在光栅度盘的一侧安置一个发光二极管，而在另一端正对位置放置安装一光电接收二极管。当两光栅度盘相对移动时,就会出现莫尔条纹的移动，莫尔条纹正弦信号就会被光电二极管接收，并通过整形电路转换成矩形信号，该信号的变化周期可由计数器得到。计数器的二进制输出信号通过总线系统被输入到存储器，并由数字显示单元以十进制数字显示出来.

图3读数系统
光栅常数一般为1′或2′ (考虑到仪器的大小及刻划的难度)。所以要求用电子技术进行细分以达到秒级精度。近代，莫尔条纹的细分均采用微机，大大提高了细分倍数。为了细分和判向的需要，同时采用四相信号，分别为Sin、Cos、一Sin、一Cos。所谓细分实际就是根据采集到的Sin、Cos信号的值来反推读数的位置值。莫尔信号以一个栅距为周期。对于2′ 栅距的光栅，需细分120，才能得到1〃 的分辨率，即每3°(360°／120)一个值，实际处理过程如图4所示。

图4细分处理过程

根据正切函数的周期性，可将整个莫尔信号周期分成八个区，每个区45°，所以只需存入15个值的正切函数表就可达到1〃的分辨率。

2.2绝对式测角原理
从光学经纬仪到电子经纬仪，人们首先考虑到的是将光学经纬仪的度盘分划转换成一定的编码，再将编码通过一定的读数系统自动转换成相应的角值。通过对编码方法的改进和光、电技术的发展使编码测角技术日趋完善，并成为电子测角的主要方法。大家知道，因二进制可以表示任何状态并可以由计算机来识别。将光学度盘经过刻划造成透光和不透光两种状态可以分别看作是二进制代码的逻辑 “1”和“0”。二进制位数越多，能表达的状态数也越多。纯二进制码就是按二进制的大小依次构成编码度盘的各不同状态。

图5 编码度盘 图6编码度盘读数系统

如图5所示，这里一圈称为一码道。为了提高分值的分辨率，就必须增加度盘的等分数和相应的码道数。若码道数为n，则整个度盘能表示的状态数为S=2 ，分辨率为σ=360°／2“。如图5将度盘分为十六份，所能表示的状态数S=16，要求码道数为四，分辨率为a=22．5°。从理论上说，为了达到足够的分辨率，可以再增加码道数和相应的刻划，但实际上受到某些因素的制约，主要有以下两个方面：
(1)将码盘信息经光电转换化成方向值的接收器件不可能无限小，因此，码道数越多，势必要使度盘直径越大。
(2)受仪器体积的限制，度盘半径不可能很大，一般度盘半径小于100mm，如TC1为80mm，Lta为98mm，AGA710为70mm，GTS一310为71mm等。因此，要提高编码度盘的测角分辨率，必须引进测微技术。角度电子测微技术是运用电子技术对交变的电信号进行内插，从而提高计数脉冲的频率，达到细分效果。本文就不作介绍。
一般来说，码盘有纯二进制码盘、葛莱码盘、矩阵码盘等多种形式，各种码盘的编码方式都不一样，但实际仪器中往往将各种编码方法组合在一起，并且随着编码度盘刻划技术和读数系统的改进，在新型的仪器中还出现了一些变异的编码度盘。近代电子经纬仪已完全摒弃了那种传统的多码道码盘，一般采用一个码道来确定角度的绝对值，即所谓的单码度盘，这是Wild创导的全新原理，便于度盘的制造，但是对清洁度要求很高。编码度盘的读数系统如图6所示。
在编码度盘的每一个码道上方安置一个发光二极管，在度盘的另一侧正对发光二极管的位置安放有光电接收二极管。当望远镜照准目标时，由发光二极管和光电二极管构成的光电探测器正好位于编码度盘的某一区域，发光二极管照射到由透光和不透光部分构成的编码上时，并经光电二极管就会产生电压输出或零信号，即二进制的逻辑“1 ”和逻辑“0”。这些二进制编码的输出信号通过总线系统存入到一个存储器中，然后通过译码器并由数字显示单元以十进制数字显示出来。除此之外，还有一种编码度盘不是采用光学度盘刻成透光与不透光码道，而是将码道制成导电与不导电来表示逻辑“1”和逻辑“0”，其相应的读数系统不是采用光电接收而是用金属接触片探测是否导电来获取度盘信息。