电子测量仪器的现状与前景(2)

2020-02-22 10:56

4.1 3S技术

3S技术是遥感技术(Remote sensing,RS)、地理信息系统(Geography information systems,GIS)和全球定位系统(Global positioningsystems,GPS)的统称,是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合,多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。3S技术构成了地球空间信息科学的核心,它是快速获取和更新大区域地球动态和定位信息的重要手段,通过信息处理快速再现和客观反映地球表层的状况、现象、过程及其空间分布,并深层次地探索现象、事物的形成机理及其之间的内在联系[3]。

3s技术主要应用于与空间数据相关的行业

领域,随着数字地球数字城市的概念提出,日益受到重视。GPS主要获得单点3维或4维数据,RS主要获得区域大面积的图像数据,他们作为GIS的数据源,为GIS提供必要的空间决策分析数据,GIS作为一个处理这些空间数据的平台,对这些数据进行转换,分析,查询,显示等操作,辅助决策者进行决策。目前,3s技术应用在军事,交通,公共安全,城市规划,能源调查,灾害监测与预报等一系列领域。

4.2 基于虚拟仪器的虚拟测试技术

现在国内绝大部分文献资料上所说的“虚拟测试技术”是指利用虚拟仪器技术来进行测试工作[4, 5]。而国外文献中此类测试一般称为“虚拟仪器”(Virtual Instrument 或Virtual Instrumentation ,简称VI)[6,7]。

VI的基本构成包括计算机、VI软件、硬件接口模块等。其中,硬件接口模块可以包括插入式数据采集卡(DAQ)、串/并口、IEEE488接口(GPIB)卡、VXI控制器以及其它接口卡。目前较为常用的VI系统是数据采集卡系统、GPIB仪器控制系统、VXI仪器系统以及这三者之间的任意组合。

在确定的硬件基础条件下,构造和使用VI的关键就是应用不同的软件实现不同的功能。美国国家仪器公司(NI)提出的“软件即仪器”

(The Software is the Instrument)形象地描述了软件在VI中的重要作用。VI的应用软件主要包括:集成的开发环境、与仪器硬件的高级接口和VI的用户界面。VI的应用软件由用户编制,可以采用各种编程软件。在VI图形软件开发平台研究方面,近年来国际上许多公司都做客大量的工作,其中最具有代表性的是NI公司的LabVIEW和惠普公司的VEE虚拟仪器软件开发平台。

VI技术的优势在于用户自定义仪器功能、结构等,且构建容易,转换灵活,因此在科研开发、计检、测控等领域得到了广泛的应用,国内外都有大量的VI应用于各种场合的成功例子。但总的来说,我国在VI的理论研究、产品开发和实际应用方面,与国外先进水平还有一定的差距。

4.3 软件平台技术

软件是组建系统核心技术之一,对于测试软件、TPS可兼容、可移植和重用一直是测试系统的关键技术。拟建立测试软件通用平台,重点研究CORBA、DCOM、COM等中间件语言。 这些软件充分利用了现今软件技术发展的最新成果,在基于网络的分布式应用环境下实现应用软件的集成,使得面向对象的软件在分布、异构环境下实现可重用、可移植和互操作。主

5

要原理是引入中间件(Middle ware)作为事务代理,完成客户机(Client)向服务对象(Server)提出的业务请求,实现客户与服务对象的完全分开,客户不需要了解服务对象的实现过程以及具体位置。

同时提供软总线机制,使得在任何环境下,采用任何语言开发的软件只要符合接口规范的定义,均能集成到分布式系统中,同时对现有的

IVI、Vpp、SQL、ODBC、VRML语言等进行应用研究。

殊部件构成了全站仪在结构方面独树一帜的特点。全站仪按其外观结构可分为积木型、整体

型;按测量功能可分为经典型、机动型、无合作目标型、智能型;按测距仪测距可分为短距离测距、中测程、长测程。以徕卡TS02power全站仪为例,以下列出了其各项参数。 2″ 绝对编码,连续,对径测量 0.1″/ 0.1mgon / 0.01mil 电子双轴补偿(设置开,关) 0.5″,1.5″,2″ 3500m 250m 标准:1.5mm + 2 ×10-6D / 2.4s ,快速:3mm + 2 ×10-6D / 0.8s ,跟踪:3mm + 2 ×10-6D / <0.15s 30m >400m 2mm + 2 ×10 D -6 / 3s 30m处:约7mm ×10mm,50m处:约8mm ×20mm,250m处:约30mm ×55mm 6

5.全站仪

5.1简介:全站仪,即全站型电子测距仪

(Electronic Total Station),是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器,是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作,所以称之为全站仪。广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。

5.2 性能参数:

全站仪几乎可以用在所有的测量领域。电子全站仪由电源部分、测角系统、测距系统、数据处理部分、通讯接口、键盘等组成。同电子经纬仪、光学经纬仪相比,全站仪增加了许多特殊部件,因此而使得全站仪具有比其他测角、测距仪器更多的功能,使用也更方便。这些特

角度测量( Hz ,V ) 精度(标准偏差ISO-17123-3) 测量方法 最小读数 补偿方式 设置精度 距离测量 圆棱镜测程(GPR1) 反射片(60mm ×60mm) 精度/测量时间(标准偏差ISO-17123-4) 无棱镜距离测量 测程(90%反射率) FlexPoint PinPoint - Power 精度/测量时间(标准偏差ISO-17123-4) 激光点大小 数据存储通讯 可扩展内存 接口 数据格式 导向光(选配) 工作范围(一般气象条件) 定向精度 望远镜 放大倍数 分辨率 视场 调焦范围 十字丝 键盘和显示屏 显示屏 键盘 操作系统 Windows CE 激光对点器 类型 对中精度 电池 类型 操作时间 重量 全站仪(包括GEB211和基座) 环境指标 工作温度范围 -20℃到+50℃(-4 F到+122 F) 极地耐低温型-35℃到+50℃(-31 F到+122 F)(可定制) IP55 95%,无冷凝 测量放样自由设站高程传递建筑轴线法面积(平面&表面)体积计算对边测量悬高测量隐蔽点测量偏心测量参考线参考弧 COGO 道路放样多测回测角导线平差 隧道测量油罐测量(选配) 表1 徕卡TS02power全站仪技术参数

5.1kg 激光点,5级亮度可调节 1.5m处:1.5mm 锂电池 一般为20小时 5.0 Core 图形化显示,160 ×280像素,5级亮度可调节 标准键盘 30 × 3″ 1 30′,100m处:2.7m 1.7m至无穷远 可照明,5级亮度可调节 5m - 150m 100m处:5cm 最大:24000固定点,最大:13500测量点 串口(波特率从1200到115200) GSI / DXF / LandXML / 用户自定义ASCII格式 防尘/防水(IEC60529) 湿度 FlexField机载软件 应用程序 7

5.3 工作原理

全站仪是全站型电子测速仪的简称,又被称为“电子全站仪”,是指由电子经纬仪、光电测距仪和电子记录器组成的,可实现自动测角,自动测距、自动计算和自动记录的一种多功能高效率的地面测量仪器。电子全站仪进行空间数据采集与更新,实现测绘的数字化。它的优势存在于数据处理的快速与准确性。

全站仪自身带有数据处理系统,可以快速而准确的对空间数据进行处理,计算出放样点的方位角与该点到测距点的距离,全站型电子速测仪简称全站仪。它是一种可以同时进行角度(水平角、竖直角)测量、距离(斜距、平距、高差)测量和数据处理,由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器。由于只需一次安置,仪器便可以完成测站上所有的测量工作,故被称为“全站仪”。 全站仪上半部分包含有测量的四大光电系统,即水平角测量系统、竖直角测量系统,水平补偿系统和测距系统。通过键盘可以输入操作指令、数据和设置参数。以上各系统通过I/O接口接入总线与微处理机联系起来。

微处理机(CPU)是全站仪的核心部件,主要有寄存器系列(缓冲寄存器、数据寄存器、指令寄存器)、运算器和控制器组成。微处理机的主要功能是根据键盘指令启动仪器进行测量工作,执行测量过程中的检核和数据传输、处理、显示、储存等工作,保证整个光电测量工作有条不紊地进行。输入输出设备是与外部设备连接的装置(接口),输入输出设备使全站仪能与磁卡和微机等设备交互通讯、传输数据。

形监测领域。可以说,基本上所有工程施工中均会用到全站仪。

6. 结束语

综上所述,目前电子测量技术的应用已经得到了社会的普遍认可,其本身具有的优点提高了整个测量工作的经度和效率。在电子测量技术今后的发展中,要结合计算机技术、通信技术和网络技术的特点来实现人工智能化的改进和完善,从而推动整个电子测量技术的进步。

7. 致谢

通过这段时间的研究设计学习,我学到了很多以前不知道的知识,并且在学习中培养了一种做事情一丝不苟的态度和耐心,为以后的工作打下了坚实的基础。

在此我要向我们论文的指导老师表示衷心的感谢,可以让我通过这次机会系统学习了电子测量技术的有关知识,他幽默,风趣,严谨的教学作风将是我学习的榜样。

参考文献

[1]李杰,何玉珠,李健宏.基于PXI总线的主动雷达制导导弹自动检测设备[J].电子测量技术,2009,32(1):

[2] 汪晓东. 21世纪电子测量仪器及自动测试系统的新概念和新趋势[J]. 电子测量学报, 2005, 19(1):

[3] 李德仁, 李清泉, 杨必胜, 余建伟. 3S技术与智能交通[J].武汉大学学报·信息科学版, 2008, 33(4):

[4] 洪迈生, 梁学军, 魏元雷. 虚拟基准、虚拟量仪、虚拟仪器和误差分离技术[J].振动测试与诊断, 2000, 20(2): 77-8.

[5] 王雪, 左巍, 赵国华. 基于多传感器集成融合技术的敏捷虚拟测试诊断系统研究[J]. 中国机械工程, 2001, 12(8): 914-918.

[6] II. J. W. Spoelder. Virtual instrumentation and virtual environments[J]. IEEE Instrumentation & Measurement Magazine, 1999, 2(3): 14-19. - [7] II. Goldberg. What is virtual instrument[J].

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5.4 应用领域

全站仪具有角度测量、距离(斜距、平距、高差)测量、三维坐标测量、导线测量、交会定点测量和放样测量等多种用途。内置转用软件后,功能还可进一步拓展。

根据全站仪水平角测量、距离测量、坐标测量这三大主要功能,全站仪被广泛应用在地籍测量、公路施工放样、生产矿井测量等地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变

IEEE Instrumentation & Measure Magazine, 2000, 3(4): 10-13.

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