学文网数字化仪篇1
数字化精密测量仪器的新动向——进入生产现场，非接触扫描测量倍受重视
三坐标测量机作为精密测量仪器的基本型主导产品，继续在机械制造业中得到重视和发展。以三坐标测量机为代表的精密测量仪器进入车间、服务于生产现场是发展的一个重要趋势。例如，LEITZ公司的精密三坐标测量机在车间用于测量大型齿轮就是一例。将数字化测量系统集成到数控加工机床上是另一个发展趋势。例如，秦川机床厂的CNC成型齿轮磨床集成了在机齿轮测量系统。与光学/激光非接触式扫描测量技术相结合，实现多功能、多种传感器的集成和融合，使坐标测量技术的应用更加丰富，更适用于生产现场。
①汽车大型覆盖件的非接触扫描测量精确而快速
配备有光学/激光式非接触扫描传感器的水平臂三坐标测量机实现了对汽车大型覆盖件的快速精密检测。德国ZEISS公司和瑞典HEXAGON集团等世界著名三坐标测量机制造厂在该领域进行了开发。瑞典HEXAGON集团所属DEA公司的PRIMAC1系列水平臂测量机在CW43L型连续伺服关节测座上，可配备触发式测头、连续扫描测头、光学或激光扫描测头等多种测头，以适应不同测量环境和任务的要求。德国ZEISS公司的PRORPremium坐标测量机配备有EagleEye导航系统和可控测座，能够在汽车车身大型覆盖件尤其是车身分总成的质量过程控制中，对工件的几何参数、表面和边缘的特征点、间隙和贴合性等实施高速精密测量。
②带激光扫描测量系统的便携式柔性关节臂测量机功能增强
美国CIMCORE公司推出了配备有先进激光扫描测量系统的关节臂测量机。该仪器采用碳纤维材料制造，重量轻而刚性好，其中INFINITE系列的还具有无线通讯功能。仪器采用PC-DMIS软件，测量功能强。配上管件测量系统附件，还可实现对管件的长度、弯曲度、回弹等多种数据的测量和比较。测量范围为1.2m的仪器点测重复精度达0.010mm，空间精度达0.015mm。用于反求工程时，不仅测量速度快，而且可实现测量过程的实时显示和补漏测量数据的无缝拼接。该仪器可用于三坐标测量、三维造型、产品测绘、反求工程、现场测量以及模具设计制造等涉及到设计、制造、过程检测、***检测以及产品最终检测等测量工作。美国FARO技术公司的FaroARM系列便携式三坐标测量臂具备类似的技术指标和性能。我国西安爱德华测量机公司2005年也公开展示了自主开发的柔性关节臂测量机的样机。
③轴类零件光电非接触测量仪器发展迅速
汽车制造业的需求大大推进了轴类精密零件非接触测量技术的发展。瑞士TESA公司的TESAScan系列轴类零件快速扫描测量仪采用2个线阵CCD组件，通过工件的回转和轴向移动对工件进行投影扫描，可实现对轴类零件位置误差和形状误差的精确检测、对截面形状和轮廓度的评估比较以及统计质量分析，还能对零件的局部（如过渡曲线、微小沟槽等）进行放大测量。由于工件立柱可以倾斜，因而能对螺纹、蜗杆、丝杆等进行全参数精度的精确测量，这是该仪器PLUS系列的一大特色。仪器在直径方向上的分辨力为0.0003mm，精度2（0.01D）µm，重复性0.001mm。德国SCHNEIDER的WMM系列轴类及工具测量仪操作简单、测量速度高，特别适用于车间检查站。仪器采用高分辨力的Matrix摄像头，可以快速获取测量数据。仪器数显分辨力为0.0001mm，长度测量不确定度为E2=（2.0L/200）µm（L单位为mm）。
④中小尺寸平面类精密零件的二维、三维非接触测量仪器应用广泛
带CCD数字摄像头、激光测头、触发测头的多传感测头光学坐标测量仪器得到了快速发展。除德国MAHR公司的MARVISION系列三维光学坐标测量机、瑞士TESA公司的三坐标成像测量系统TESAVISIO、德国SCHNEIDER公司的SKM系列3D多测头坐标测量机等典型产品外，美国OGP公司等著名厂商也有相应产品展示。日本三丰公司CNC视像测量系统系列产品中的SV350-pro型测量机采用了自制的超高精度、高分辨力、低膨胀玻璃光栅基准尺，仪器分辨力0.01µm，X、Y轴测量精度为（0.3L/1000）µm，Z轴测量精度为（12L/1000）µm。三丰公司的HyperMF型测量显微镜的X、Y轴测量精度超过日本标准规定的0级，达±(0.93L/1000)µm，仪器分辨力0.01µm，是用于精密模具、精密切削刀具以及超小半导体电子元件（如芯片和集成电路等）精密检测的理想选择。国内西安爱德华、东莞万濠、苏州怡信、深圳鑫磊以及北京天地宇等公司也开发了类似产品。贵阳新天光电公司近年注重新品开发，2004年成功推出了JX13C***像处理万能工具显微镜，采用金属光栅和高分辨力的CCD摄像头，仪器测量精度达到（1.0L/100）µm，采用半导体激光导向快速确定测量位置。JX15A/B型视频测量显微镜同样采用了CCD数字成像技术，将采集到的被测工件***像送入计算机进行处理，进行相应几何精度的检测，产品技术指标和水平上了一个档次。深圳智泰公司VMT系列的3D影像量测仪，在CCD视觉测量系统上配备上高精度触发式测头，实现了多功能测量。
数控机床精度检测用激光测量技术的新进展
为确保数控切削加工的质量，除了在加工过程中和加工完成后对数控切削加工系统（包括工件在内）进行可行的监控检测外，在加工前对数控机床的精度和性能进行检测，以便确切了解掌握机床质量现状，进而进行必要的调整补偿，使其达到最佳运行性能，是一项非常重要的质量控制措施。
众所周知，国外著名厂商Renishaw、API及HP等公司生产的激光干涉仪测量系统和球杆仪等在数控机床的几何精度和运动精度的检测和监控中，无论在机床制造厂还是机床使用厂，都得到了广泛的应用。Renishaw公司的金牌M10激光干涉测量系统，配备了高精度、高灵敏度的温度、气压、湿度传感器及EC10环境补偿装置，在工作环境下测量精度得到进一步提高；API公司的Rmtea六维激光测量系统可同时测量6个数控机床精度项目的误差，缩短了检测时间，为生产现场数控机床的检测和诊断提供了更为快速高效的精密测量手段。成都工具研究所的MJS系列双频激光干涉仪，分辨力0.01µm，测量软件覆盖了我国和世界主要工业国的数控机床精度标准评定方法和指标，动态采样功能可用于自动补偿。
美国光动（Optodyne）公司近年推出的基于体对角线的激光矢量测量技术是快速测量和补偿数控机床、加工中心三维空间位置误差的一个新途径。该技术由美国光动公司发明并获得专利，它遵循了A***EB5.54（1）和ISO0230-6（2）机床测量标准中对体对角线误差测量的要求。对于构成（X，Y，Z）直角坐标系的三轴机床的21项几何误差，采用传统激光干涉仪等来进行检测相当费时。基于分步体对角线矢量测量原理，光动公司采用专利的激光多普勒位移测量仪，借助大平面反射镜完成四条对角线空间位置误差的测量，获得12组数据。通过计算确定机床12项基本误差（3项位移误差，6项直线度误差和3项垂直度误差），最终得到数控机床三维空间位置（定位）误差。该公司曾介绍了在加工中心上进行实际测量和补偿的应用实例，借此表明该测量新技术在数控加工机床的精度检测和精度补偿上的可行性。对该项测量技术的认识、推广应用的实际效果和前景值得行业关注。
结束语
数字化仪篇2
【关键字】数字化仪表系统；现场总线控制；发展趋势
一、数字化仪表系统的现场总线控制含义
所谓的现场总线指的就是一种工业数据总线，这种数据总线实质上就是要将一些工业的智能化机械，智能化仪器设备之间的信号进行连接和传递，相当于一个搬运工，负责解决工业现场设备之间的数字通信和一些控制系统之间的信息交流。数字化仪表系统的现场总线控制是依靠检测、控制和通信功能的机械设备通过工业自动化设备控制计算机，再利用简单的操作方式将设备之间的信号进行串联，能够提高系统的可靠性。
二、数字化仪表系统的现场总线技术特点
数字化仪表系统的现场总线技术相对于传统的现场总线技术来说具有很大的优势，其特点主要体现在以下几方面：
（一）系统的开放性。可以借助开放的系统对相关的通信协议进行公开，也就是说能够解决不同厂家不同设备之间通信不畅通的问题。以往传统的的现场总线技术很难达到空间上的完全开放，但是数字化仪表系统的现场总线技术是建立在统一的工厂底层网络的开放系统。准确一点说就是将一些信息公开，达到区域空间无限制的效果，这样一个开放系统，可以与遵守相同标准的其它设备进行空间上的链接，避免了区域性限制的问题。
（二）数字化仪表系统的现场总线技术的另一个突出的优点就是互可操作性与互用性。所谓的互可操作性实质上就是，互连设备间的信息传送与沟通，也就是说可以实现专一点对专一点，甚至是一点对多点进行匹配。之前的传统现场总线技术很难达到一点对多点这样的数字通信技术，所以采用数字化仪表系统的现场总线技术从一定程度上实现了高效率的信息传送。而互用性指的就是设备的互换互用，即使是不同的厂家，只要是性能相似就可以进行互换而实现互用，这就是数字化仪表系统的现场总线技术普遍性的又一大体现。
（三）数字化仪表系统的现场总线技术还能够实现现场设备的智能化与功能自治性。也就是说由于数字化的介入，现场总线更加的智能化，不仅仅可以将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，还可以实现自我诊断，设备之中存在的问题，系统可以直接进行诊断处理，这一点就可以减少人工测量的时间和费用，随时诊断设备的运行状态。
（四）数字化仪表系统的现场总线技术还有一非常重要的特点就是系统结构的高度分散性。所谓的系统结构高度分散指的就是现场总线将一种新的全分布式控制系统更加的系统化，体系化，具有高度分散的特点。其从根本上改变了现有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，可以说真正意义上达到了将系统结构更加简化，从某种意义上讲也提高了可靠性与保障。
三、现场总线通信协议的主要内容
1、物理层（PL）：规定传输媒体的各类，传输长度，传输速率，与现场仪表连接技术及台数、供电方式、本安隔离栅等，这一层完全是硬件方面的问题，信道编码采用曼彻斯特编码。
2、数据链路层（DLL）：主要作用是对总线上传输数据的存取、控制方式和错误检测进行规定。数据的存取分定时传输和非定时传输两种。定时传输如控制系统的数据是按预定时序进行；非定时传输如报警信息、故障诊断信息等是随机无序的。无论哪种传输，都受DLL主设备内LAS（Link Active Schedule-链路活动调度器）控制。
3、应用层：分为FAS访问子层和FMS报文子层。这一层主要是为设备间和网络间数据要求服务的。包括发送变送器来的PV信息和操作员报文信息、事件通知、趋势报告和上装及下装的命令。
4、用户层：其作用是把数据规格化成为特定的数据结构，以便能为网络上连接的设备所识别。
5、网络管理（NM）：对所有网络间的数据进行管理，监视通信性能及诊断是否出现故障等。
四、数字化仪表系统的现场总线技术发展趋势
采用数字化仪表系统的现场总线方式有很大的发展前景，不仅仅可以从投资和成本上节约一笔费用，同时还可以减少变送器的数量，从另一方面来说，由于其简单经济的特点，还可以节省安装和维护费用。数字化仪表系统总线系统的接线方式非常的简单，同时由于系统结构简化，连线简单而减少了维护工作量，从而达到事半功倍的效果。数字化仪表系统的现场总线技术发展前景非常乐观，很多的企业都开始使用数字化仪表系统的现场总线技术，在近几年里，更是有越来越多事例和调查显示出其优越性。数字化仪表系统的现场总线技术越来越符合市场需求，并且能够结合现场总线特点进行长远的发展。随着数字化仪表系统的现场总线技术的大范围推广，又将迎来技术改革的曙光。
五、数字化仪表系统的现场总线控制的应用
数字化仪表系统的现场总线控制技术在企业中的应用非常的广泛。现场总线正在跨入数字化、智能化、网络化的新阶段，这也就意味着随着现场总线控制系统的出现，数字化仪表系统也逐步的得到了很好的应用和发展。在数字化仪表系统的现场总线控制系统下，大部分的智能现场仪表能够将现场的信号变换更加的清晰化，精细化，操作建议化等等，相当于避免了传统集散控制系统中的的一些问题，从信号的变换、补偿等等方面都相比较而言更加智能化，同时还具有一定的控制功能，避免了人工控制存在的不精准的问题。而执行器方面它还具有调节和驱动功能，能够在数据信息处理上进行自我诊断，这样就能减少人员检查的时间和费用，也就是说在数字化仪表系统的现场总线控制下，这种自治能力能够把一些传感测量数据做到精准无误。
六、总结
数字化仪表系统的现场总线控制对于双向数字通信、自诊断功能技术等等方面都有着非常重要的作用，同时还由于互可操作性与互用性、现场设备的智能化与功能自治性、系统结构的高度分散性、对现场环境的适应性等等特点更稳固了其在企业发展中的重要作用。以数字化、网络化为其技术内涵，将仪表系统的现场总线控制带到一个全新的阶段。尤其是目前市场上对于数字化仪表系统的现场总线控制技术还不是特别的完善，其优势特点显著，是一个非常值得开发和研究的一个方向。根据对其发展状况的调查和其发展前景的预测，数字化仪表系统的现场总线控制将朝着开放系统、统一标准的方向发展，并且一定会有更大的价值。
参考文献
[1]李群.石油化工仪表控制系统的应用.《科技创新与应用》，2012年19期
数字化仪篇3
电容充放电与自感现象是普通高中物理中的教学重点，也都是教学难点，这几部分内容学习时，学生感觉比较抽象，难以理解，单纯应用传统的演示教具因电容充放电和自感现象过程都很短暂，一闪即逝，学生不易观察，往往也收不到好的教学效果。本项目自制演示仪，通过基于声卡的数据采集卡与计算机连接成为虚拟示波器，利用计算机强大的处理功能，使电容充放电曲线、电感特性曲线及电磁振荡曲线借助大屏幕呈现给学生，现象明显、直观。演示仪利用常见音频处理软件CoolEditPRO的录制、回放功能，可以让学生对整个过程慢慢地分析，从而加深对有关知识的理解。
设计方案的选择
改善实验演示效果，有下面几种方法。
利用发光二极管制作大型演示板，采用数字电路或单片机使二极管顺序发光，模拟电容充放电曲线和电感特性曲线。这个办法虽能使学生观察到曲线形状，但因曲线是预先设定好的，不能真实地反映电容、电感变化曲线形状，可信度不高。
采用应用专业数据采集器的数字化信息系统。此方案成本太高，难以实现。
将声卡改制成可采集直流、交流信号的数据采集器，配合自制演示板，借助常见的音频处理软件CoolEditPRO，利用计算机的数据处理功能可将真实的电容、电感变化曲线通过大屏幕显示出来。这个方法制作简单，成本低廉，切实可行。本项目即采用这种方法。
研制过程
软件的选择
多数音频处理软件具有波形显示功能，横纵坐标可以精确地显示时间、强度等，也可以进行信号的录制、重播，而这类软件可以十分方便地从网络***。音频处理软件很多，经过比较，我决定选用Cool EditPRO作为波形处理软件。由于此软件具备波形发生和处理的强大能力，使其可以显示、产生和编辑任意波形，能使波形分析和数据处理变得十分容易，因此作为虚拟仪器软件很合适。
开始录制信号时，信号波形能同时在软件的波形窗口显示出来，见***1。
如果想要更细致地观察波的形状，可以把波形进行水平放大即缩小时间轴的间隔，这样就可以清晰显示出较高频率信号的形状，通过波的形状也就知道了采集的电信号的变化过程。
硬件的制作
声卡改造是制作的关键。本项目涉及直流信号，如电容充满电后，电容两端的电压就是一个直流量，但一般声卡都是交流设备，不能正确地输出和输入直流信号，所以用一般声卡采集数据不能正确显示充电曲线，必须对声卡进行改造。
PCI声卡改制。对此类声卡的改造主要是对线路输入电路的改造。改造后电路如***2。
将TL431和需要的阻容元件直接搭焊在声卡上，TL431的5V输入端接声卡上的78L05的输出端，将线路输入的地端断开，通过RP接到TL431的输出脚，这样一个廉价的可采集直流电信号的数据采集卡就完成了。将电脑前面板不常用的话筒输入口改为采集卡的线路输入口，改装时注意将话筒插座的接地与机箱接地断开，使用时将连接线插入这个插孔，就可采集信号了。用改造后的声卡试着采集一段电容充放电曲线，其信号波形与理论上的充放电曲线基本一致，说明改造取得成功。
USB声卡改造。市场上常见的USB声卡信号输入只有话筒输入，因此重点是改造话筒输入部分电路。
加装信号调节电路。
因一般声卡的信号输入电压不能太大，超过2V就容易损坏声卡，为保证声卡的安全使用，必须加装信号调节电路。
硬件部分完成后如***3。
演示仪功能
实际教学中根据教学条件的不同，演示仪既可以单独使用，又可以与数据采集卡、计算机配套，组成虚拟示波器演示电容、电感特性曲线，使学生能够更加深入地理解这部分知识。在有台式机的条件下用PCI声卡改制的采集卡，没有台式机的地方则用USB声卡改制的采集卡。
演示仪具备如下功能：
演示电容器的隔直流作用。
演示电容器储存电荷的本领。
演示自感现象。以上3功能单独用演示仪就可以实现。
探究电容器的充放电规律并与电阻两端电压曲线对比。
探究电容充放电电路中，当电阻阻值或电容器的电容发生变化时，充放电曲线的变化。实现以上2功能要用演示仪与数据采集卡和计算机配套使用实现。
演示仪的优点
制作完成后，经本人和多位物理教师使用，均反映此演示仪演示的实验现象清楚、直观，可以很好地帮助学生理解电容、电感及电磁振荡的相关知识。而且改造的采集卡配不同的传感器还可完成力学、声学、热学、电学的多个实验。
该项目获得第27届全国青少年科技创新大赛科技辅导员创新成果物理教学类一等奖。
数字化仪篇4
【摘要】 将数字化离子阱技术和矩形离子阱(RIT)技术相结合，建立了数字化矩形离子阱质谱仪。此技术和装置既具有数字化电源的结构简单、输出稳定和易精确控制等特点，又结合了矩形离子阱的高离子存储效率、结构简单以及加工和装配容易等优点。构建了基于电喷雾(ESI)电离源的数字化矩形离子阱质谱仪系统，并使用Fenfluramine和PPG2000分别对此系统的质量分辨率和质量范围进行了测试。研究结果表明：一个用印刷线路板(PCB)制作的简单矩形离子阱，在200 V(半峰值)的数字束缚电压的驱动下，获得了大于500的质量分辨率和超过2600 Th的质量范围。实验证明，数字化离子阱技术的应用可以显著提高矩形离子阱的性能，特别是质量范围等关键的质谱仪指标。
【关键词】 数字化离子阱，矩形离子阱，质量范围，质量分辨率，质谱仪
1 引 言
矩形离子阱是***型离子阱(LIT)[1，2]和圆柱形离子阱(CIT)[3，4]的基础上发展而来的一种离子阱质量分析器，它既具有线型离子阱离子存储效率高、容量大的优点[5]，又具有圆柱形离子阱结构简单、容易加工和装配的优点[5]。近年来，利用矩形离子阱建造了小型质谱仪[6]、气相色谱离子阱质谱联用仪[7]和手提式质谱仪[8]等，这些研究工作使得矩形离子阱技术不断完善。目前，对矩形离子阱的研究都是基于传统的正弦波电压扫幅模式，即由射频电源产生的正弦波射频电压加载在矩形离子阱的电极上，从而产生以四极电场为主的离子阱工作电场。在正弦波的频率保持不变的情况下，通过对正弦波电压的幅度进行线性扫描实现对离子的质量分析。在该工作模式下，对高质荷比(m/z)离子的分析需要高达上万伏电压，它不仅使得射频电源的造价昂贵，而且还很可能导致电极之间的放电，进而损坏仪器部件。因此，工作在传统模式下的矩形离子阱的质量范围受到了很大的限制。已报道的实验结果中，矩形离子阱的最大质量范围约为2000 Th[9，10]。而在手提式质谱仪中，由于工作气压较高，更容易发生放电现象，其质量范围只有500 Th[8]。比较狭窄的质量范围限制了矩形离子阱的应用领域。
数字化离子阱[11～13]是一种新型的离子阱工作模式。与传统的正弦波电压扫幅模式不同，它利用频率可精确控制的矩形波(数字束缚电压，Digital trapping waveform)驱动离子阱，并通过对矩形波的频率进行扫描从而实现质量分析。工作在数字化离子阱模式下的离子阱质量分析器具有分辨率高、质量范围宽等优点。在数字化离子阱中，使用仅1000 V(半峰值)的数字束缚电压获得了17000 Th的质量范围[13]。到目前为止，数字化离子阱技术仅被应用于三维(3D)离子阱[14]。本研究将数字化离子阱技术与矩形离子阱(RIT)技术结合，建立了一种新型的数字化矩形离子阱质谱仪。实验结果表明，利用数字化矩形离子阱质谱仪可以获得较高的质量分辨率，以及更宽的质量范围，具有良好的潜在应用价值。
2 数字化离子阱基本理论
传统的离子阱工作原理建立在马修方程(Mathieu equation) 的基础上[14]，但在数字化离子阱中，由于使用了矩形波替代传统的正弦波驱动离子阱，马修方程已不适用于描述离子在离子阱中的运动情况。关于数字化离子阱的理论在文献[11～13]中已有详细论述，这里只简要列出其中的一些基本原理。
采用与马修方程中类似的参数(a，q)来描述离子在数字化离子阱中的稳定情况。当一个质量为m、电荷为e的离子在纯四极场中运动时，参数(a，q)可表示为如下形式[11]：az=8eUmr20Ω2， qz=4eVmr20Ω2(1) 分 析 化 学第37卷第9期李晓旭等: 数字化矩形离子阱质谱仪的设计及性能 其中， r0是离子阱的场半径， U是矩形波的直流分量， V是矩形波的交流分量，Ω是矩形波的频率。本研究中使用的矩形波的占空比均为50%(方波)，且不含直流分量。因此，U=0， V等于方波高电平和低电平的差值的一半(半峰值)。数字化离子阱的第一稳定区如***1所示，当az=0时， qz存在一个最大值q0，即只有qz值处于0～q0之间的离子是稳定的。通过计算，在数字化离子阱中， q0=0.7125[11]，而在传统的正弦波模式下， q0=0.908[14]。
上述q0值是在不加载任何激发电压的情况下计算得到的。而在实际应用中，为了提高离子阱的质量分辨率和检测灵敏度，通常使用共振激发方式。在传统的离子阱中，共振激发信号的频率保持不变，其幅度随着射频电压的幅度升高而升高。而在数字化离子阱中，质量分析是通过对数字束缚电压的频率进行扫描而实现的，为保证所有的离子都在同一个qz值上被共振激发出离子阱外，共振激发信号的频率也随着数字束缚电压的频率一起扫描。共振激发信号可由数字束缚电压的分频产生，若分频数为n，则共振激发信号的频率为：ωexc=Ω/n(2)离子的共振频率(secular frequency) ωs与数字束缚电压的频率Ω之间的关系可以用参数βz来表示：ωs=βzΩ/2(3) 当数字束缚电压为方波时， βz与qz存在下述关系[12]：βz=1πarccos[cos(πqz/2)cosh(πqz/2)](4) 当外加的共振激发信号的频率和离子的共振频率相等时，离子发生共振激发，从而被逐出离子阱外，根据式(2)和(3)可得：βz=2/n。当分频数n确定时，便可通过式(4)计算得到离子被逐出离子阱时的qz值，记作qejection。此时，离子的质荷比可用如下等式表示：m/e=Vqejectionr20π2T2(5)式(5)中，T表示数字束缚电压的周期。当幅度V保持不变时，对数字束缚电压的频率进行线性扫描并不能保证对质荷比的线性扫描。为实现对质荷比的线性扫描，可实施如下的周期扫描方式[13]：设数字束缚电压的初始周期为Tsart ，持续N个周期数后，将周期增大一个固定的步长Tstep，此时数字束缚电压的周期变为Tstart+Tstep。然后再持续N个周期数，依此类推。则对于扫描过程中的任意一步i，有：Ti=Tstart+iTstep(6)
ti=∑i-1j=0NTj+TiN/2=(Tstepi2/2+Tstarti+Tstart/2)·N(7)其中ti表示第i步时经过的时间。以第i步的中间时刻(即第i步持续N/2个周期数时)为准。通过式(6)和(7)联立可以消去变量i，得到下式：Ti=T2start-TstartTstep+(2Tstep/N)ti(8)Ti代表离子被逐出离子阱时所对应的数字束缚电压的周期。将Ti带入到式(6)中就可以看出，质荷比与时间ti呈线性关系，即实现了对离子质荷比的线性扫描。
3 实验装置
3.1 PCB矩形离子阱
本研究中所使用的离子阱质量分析器是由印刷线路板(PCB)材料及其加工技术制作而成。用本方法制造的矩形离子阱具有结构简单、加工容易和价格低廉等优点。 ***2 PCB矩形离子阱的结构及装配示意***
Fig.2 Structure and assembly of a printed circuit board(PCB) rectilinear ion trap ***2为PCB矩形离子阱的结构和装配过程示意***。PCB离子阱由两对PCB电极和一对金属端盖电极组成。所有PCB电极的厚度均为2.2 mm，长度均为46 mm。每块PCB电极的表面被分割成为3部分：1个长度为40 mm的中间电极和2个长度均为2.7 mm的端电极。在中间电极与2个端电极之间有0.3 mm宽的绝缘带，使得可以在中间电极和两端电极上分别加载不同的工作电压。两端电极上有4个直径为1 mm的定位孔，用于离子阱的组装。端盖电极采用厚度为0.5 mm的不锈钢片加工成如***1所示的特殊形状，可以与PCB电极两端的定位孔紧密配合，构成PCB离子阱。其中一对PCB电极中央有0.8 mm宽的狭缝，作为离子引出槽。
3.2 数字化矩形离子阱质谱仪系统
本实验室自行设计和加工的电喷雾电离源(ESI)——数字化矩形离子阱质谱仪系统，其结构示意***如***3所示。其中真空系统为三级差分抽气的不锈钢真空系统。第一级真空腔使用机械泵进行抽气(抽速为8 L/s)，***3 ESI数字化矩形离子阱质谱仪系统结构示意***
Fig.3 Structural diagram of ESIdigital rectilinear ion trap mass spectrometer可获得的最高真空度为66.5 Pa;第二级和第三级真空腔均使用FF160/620C分子泵(北京中科科仪技术有限发展责任公司，抽速为600 L/s)进行抽气，其中第二级真空腔可达到的真空度为0.0665 Pa，第三级真空腔可达到的真空度为6.65×10-4 Pa。
质谱仪器系统工作时，由ESI源产生的离子通过进样小孔(直径为0.2 mm)进入第一级真空腔，然后通过锥孔(直径为0.3 mm)进入第二级真空腔。在第二级真空腔内安装有四极杆离子导引装置，它用于将离子导引到位于第三级真空腔内的PCB矩形离子阱中，从而进行质量分析。在PCB矩形离子阱有离子引出槽的一侧安装了电子倍增器，用于检测质量分析过程中弹出的离子。电子倍增器在-1800 V的直流电压下工作。缓冲气体(He)通过针形阀被引入到第三级真空腔中，用于对离子进行碰撞冷却，使离子更有效地被离子阱捕获和存储。
3.3 电路系统
如***4所示，数字化矩形离子阱质谱仪的电路系统主要由控制系统、数据采集模块、多路直流输出模块、方波放大电路和共振激发模块组成。控制系统采用高速DSP、FPGA和直接数字合成(DDS)芯片设计而成，它主要实现的功能有：(1) 与计算机之间通过USB接口通信，接收计算机的指令，控制整个分析过程的时序，并把采集到的质谱数据传输到计算机上; (2) 控制多路直流输出模块产生需要的直流电压; (3) 利用DDS技术产生周期可扫描的方波信号，周期扫描的步长Tstep可调。在实验中，调节Tstep即调节质量扫描速率。显然， Tstep越小，则质量扫描速率越慢，得到的质量分辨率也越高，本系统能达到的最小值为50 ps。在实际电路中，高速DSP实时计算出控制DDS芯片所需要的频率控制字， 使DDS芯片产生一个周期扫描的正弦波，通过一个高速过零比较器后就得到实验所需要的方波信号; (4) 产生共振激发信号，即实现对方波信号的分频，分频数可以程控调节。
***4 数字化矩形离子阱质谱仪的电路系统硬件结构
Fig.4 Hardware architecture of electronic system for digital rectilinear ion trap mass spectrometer数据采集模块包括模数转换电路和前级放大电路，其中前级放大电路的放大倍率为107。多路直流输出模块提供12路程控可调的直流电压，直流调节范围为±150 V。方波放大电路把控制系统输出的TTL电平的方波信号放大到实验所需要的幅度，其原理为使用高速功率场效应管搭建开关电路，使输出信号在正电压和负电压之间快速切换，从而产生方波信号(数字束缚电压)。 ***5 数字化矩形离子阱信号配置***
Fig.5 Configuration of signals applied to digital rectilinear ion trap正电压和负电压由两台高精度的直流电源(DCS6001.7E， Sorensen Power Supplies， Elgar Electronics Corporation)提供。此电路可输出两路幅度相同、相位相差180°的方波信号。方波信号的幅度在0～300 V(半峰值)之间任意可调，其上升沿为25 ns。共振激发模块用于放大控制电路输出的共振激发信号，其原理与方波放大电路相同，输出信号的幅度在0～30 V内任意可调。共振激发信号通过线圈变压器耦合到数字束缚电压上后再驱动矩形离子阱，具体的信号配置方式如***5所示。
4 结果与讨论
4.1 质量分析过程及时序控制 ***6 数字化矩形离子阱的工作时序
Fig.6 Timing diagram for digital rectilinear ion trap
数字化矩形离子阱质谱仪的工作过程分为4个阶段(如***6所示)：离子化、离子冷却、质量分析和离子清空。在离子化阶段，加载在矩形离子阱上的数字束缚电压信号的幅度和频率均保持不变，进入矩形离子阱中的离子被电场捕获。在离子冷却阶段，被捕获的离子在缓冲气体的碰撞下动能逐渐减小到0 eV附近。此时离子被存储在矩形离子阱中央，呈线状排列。在质量分析阶段，对数字束缚电压信号的周期进行扫描，扫描方向为从高频率到低频率，并在此阶段加入共振激发信号。在离子清空阶段，排空残存在离子阱内的离子，以避免对下一次分析造成干扰。
4.2 质谱分辨率
对数字化矩形离子阱质谱仪的质量分辨能力进行了测试，所得质谱***见***7。实验中所使用的样品是500 μg/L的Fenfluramine (C12H17ClF3N，购于Sigma Aldrich，样品未进一步提纯)乙腈水溶液，其中乙腈和水的比例分别为80%和20%。
整个实验过程中，驱动矩形离子阱的数字束缚电压的幅度保持在170 V(半峰值)，离子导引四极杆上加载频率为1 MHz， ***7 数字化矩形离子阱检测到的Fenfluramine的质谱***
Fig.7 Mass spectrum of Fenfluramine in digital rectilinear ion trap幅度为500 V(峰峰值)的正弦波射频电压信号。离子进样小孔、锥孔、离子导引四极杆以及PCB离子阱上的直流电压配置分别为20，10，5 和0 V。离子化和离子冷却阶段的持续时间分别是5和30 ms，在这两个阶段中，数字束缚电压的频率均保持在1 MHz。在质量分析阶段，数字束缚电压按周期进行扫描，质量扫描速率为2000 amu/s。在这个过程中加入了共振激发信号(AC)，其频率为数字束缚电压频率的1/3，幅度为3.4 V。由***7可得，m/z 232的质谱峰的半峰宽(FWHM)为0.45 amu，其所对应的质量分辨率为： 232/0.45=515。
4.3 质量范围
采用0.1 mmol/L PPG溶液对数字化矩形离子阱质谱仪的质量范围进行了测试，得到的质谱***见***8。PPG溶液的具体配制方法为：将2 mg PPG2000(Acros， Poly(propylene glycol)， MW 2000， 1.0 g/mL) 和1.56 mg乙酸铵溶于10 mL含有0.1%甲酸的甲醇水(1∶1， V/V)溶液中。
数字束缚电压的幅度在整个实验过程中保持为200 V(半峰值)。离子在500 kHz的数字束缚电压条件下经过5 ms的离子化以及50 ms的离子冷却后被存储在离子阱中。在质量分析阶段，数字束缚电压的频率从500 kHz扫描到200 kHz(按周期进行扫描)，对应的质量扫描范围为400～2700 Th，质量扫描速率为10000 amu/s。在这个过程中加入了共振激发信号，其频率为数字束缚电压信号频率的1/3、幅度为5.1 V。由***8可以看出，此数字化矩形离子阱质谱仪的质量范围超过2600 Th。
4.4 结论
实验表明，此数字化矩形离子阱质谱仪显著提高了矩形离子阱的性能，扩展了质量范围，此质谱仪指标与传统正弦波扫幅模式的矩形离子阱相比有明显的优势。由于实验中的数字束缚电压仅为200 V(半峰值)，其质量范围仍有很大的提升空间，这使得矩形离子阱应用在蛋白质组学[15]、代谢组学[16]等需要对高质荷比离子进行分析的领域成为可能。我们还将进一步研究数字化矩形离子阱中的质量歧视效应、空间电荷效应以及离子存储量等问题，提高质谱仪的质量分辨率和实现ECD[17]等功能。
参考文献
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数字化仪篇5
关键词 核电厂；数字化仪表；控制系统
中***分类号 TM6 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）187-0027-02
数字化仪控系统在核电厂的应用，可以使核电厂工作人员能够对当前核电厂运行状态进行有效监控，并判断核电厂工作状态。随着科学技术的发展，计算机应用技术已经深深植根于人们智能化操作系统理念之中，利用数字化仪表可以实时监控的优势，对核电厂模拟电子线路以及功率变量进行准确判断，有效帮助核电厂工作人员对核电厂工作效率，以及安全性能及时掌握，从而达到核电厂控制系统的有效控制。
1 核电厂运用数字化操作系统的原由
众所周知，核电厂利用核能进行发电[1]。核能在地球上储备十分丰富，可以为人力提供的能量要远远超过传统化石能源近十万倍，同时核能在性价比上也要远远高于传统能源，其体积小而能量释放却要高于化学能源几百万倍，同时由于其开采成本低，利用核聚变反应技术更是可以利用海水作为核电厂能源燃料，这就使得核电厂发电成本极低。
据相关部门实验与统计，传统火电站在工作运营状态下排放出的二氧化硫，以及氧化氮等物质会严重污染周边地区环境质量。而核电厂由于在工作状态下严密保护，为防止核能泄漏会设置层层壁垒使得其对外基本零排放污染物质，即使是有其污染程度也要远小于传统火电站。权威部门认证核电站在工作运营状态下，向空气排放的污染物一整年对周边居民影响程度，还远不及居民做一次X光受到的辐射剂量。因此目前世界超过16%的电能皆由世界各国的核电厂提供，有9个国家接近半数的电量直接产生于核子能源。
数字化仪控操作系统基于电子信息技术的控制以及安全防护，能够通过核电厂能量平衡性，以及核能的爆发状态数字化显示，帮助工程师对核电厂全局进行有效控制，从而履行其监控职能。同时数字化仪表控制可以高效处理核电厂工作大数据，通过集成数字化内容，帮助工程师及时测量和检测整个电厂的工作运营装填，保障其可以实现核能利用率高，信息监控系统集中化显示，降低核电厂工作操作难度，减缩工作流程。
所以为有效确保核电能源的安全性质，对核电厂运行情况实时掌握，必须利用数字化仪表对核电厂做到24小时工作状态有效监控。
2 数字化仪控系统在核电厂的可靠应用
2.1 智能化操作界面，简化核电厂监管操作流程
核电站可以为人类生活输送更多电量，更多能源，不过核电厂的安全也是人们一直担心害怕的主要问题。在核电厂过去几十年发展道路上，世界曾发生过两次特大的核能泄漏危机事故。一个是美国三里岛核电站由于工人操作过失，导致核反应堆彻底被损坏[2]。一个是切尔诺贝利核电站四号机组泄漏事件，其也是由于操作者连续操作失误，致使四号反应堆状态不安定，导致爆炸产生。因此可以看出核电厂核心危机基本都是由于人为操作导致，所以利用数字化仪控操作系统，简化核电站操作流程十分重要。
智能化的操作界面可以有效减轻工程师工作压力过大，同时可以帮助工程师克服反应堆监测数据过多，过于分散问题。有效降低观察者判断以及分析监控的负担。最重要的是能够减轻工程师操作需求，提供给核电厂操作工人更为正确的事故解决措施。同时简化核电厂监管操作内容以及流程，使其更加智能化，操作更简便，有效降低核电厂操作事故。
2.2 安全可靠的运行系统，帮助维护安全性能
核电厂数字化仪表具有高度安全准确性能，信号通过仪器汇集以及传输，及时将核电厂工作状态有效传达。仪表仪器的控制系统需要极高的安全性能才可以运用于核电站。并且仪表操控系统因其庞大的操作系统和流程，需要核电厂工作人员及时对其进行定期维护，保障其能够一直可以处于一个安全可靠的工作状态。
数字化仪表以及控制系统是一项工作内容强度较大，技术专业程度比较高的项目。安排工程师定期学习以及维护它，有效控制数字化仪表操作系统工作负担，可以为核电厂的安全运作提供有效保障。
2.3 数字化操作是未来科学进步发展趋势
科学技术的进步帮助人类生活越来越简单、方便。数字化信息操控系统是未来必然发展趋势，其能够将实际具体数值以及信息展示在数字展板上，让人们能够及时掌握系统内部安全性能。相比较传统纸笔记忆操作或者是大量繁琐的按钮操作，数字化面板操作可以提供更全面的记忆关联性，帮助工程师正确掌握电子工作内容，有效控制操作失误，规避庞大工程量所造成的信息记忆掌握失误。
所以，未来核电厂工作运转，必然离不开数字化操作系统。数字化面板仪表控制系统帮助核电厂，提高核电厂安全控制效果，及时掌握核电厂系统内部运作状态。应用数字化操作系统管理核电厂，将是未来核电厂发展必然趋势[3]。
3 核电厂内部操控系统未来发展趋势
未来核电厂安全控制与发展必然离不开分散系统DCS，以及控制器PLC和现场总控制系统FCS结合[4]。因为其三者融合可以有效帮助控制仪表设备翻新问题，并从中检测设备内部可能存在的故障情况，通过加以管理分析，及时掌握核电厂内部运营状态，了解其运行参数。
同时核电厂管理人员通过对数字化控制系统内部大数据进行分析，可以及时得到较为安全的工作实时情况，了解核电厂工作内部运营故障原由，避免事故发生。最后利用现场的智能化工作管理程序，对核电厂设备系统内部进行及时监管。因FCS需求的系统变数较小，能够大大降低核电厂工作运营成本，间接地提高核电厂工作运行状态，提升其直接济利益。
4 结论
最后不得不说一句，核电厂数字仪表操控对于核电厂安全生产来说，极其关键。同时数字化仪控系统在科学技术进步与发展的今天，运用于核电厂也是未来为有效满足核电厂安全、高效、质量的必然需求。在未来核电厂操控系统一定会随科技进步而不断加以创新和改进，使其能够既保障核电厂工作质量还要保证周边地区供电安全。核电厂对于人类来说利要大于弊，为有效控制其弊，减少核电厂操作以及系统漏洞，必须要加强数字化仪控系统的应用，保障核电厂工作人员专业素质，从而确立核电厂工作安全核心定位。
参考文献
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数字化仪篇6
关键词 三维激光扫描仪；点云数据；三维模型
中***分类号TH6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）120-0243-02
0 引言
古建筑是历史***治文化的凝聚物，不同时期的建筑见证了不同的***治、文化和审美，不同民族、不同地方的建筑也具有其独特的风格，但随着社会的发展、风雨的侵蚀，我们能够看到的完整的古建筑依然不多，许多珍贵稀有的古建文物遗址已处于濒危境地，如何实现古建筑的数字化空间信息的管理及三维重建是近年来研究的热点。古建筑大多具有不规则的曲面特征，结构比较复杂，依靠传统的测绘方法和照片难以复原其原貌，而三维激光扫描技术通过高速激光扫描的方法，大面积高分辨率地快速获取被测物体表面的三维坐标、反射率和色彩信息，打开了测绘领域由传统点测量到面测量的新局面。
1 徕卡ScanStation C10一体化激光扫描仪简介
徕卡ScanStation C10一体化激光扫描仪的工作原理和主要技术参数
徕卡ScanStation C10一体化激光扫描仪是紧凑型，脉冲式扫描仪，拥有较高的扫描速度及测量级精度，更广的测程和全视场角，其中扫描速度可达50000点/s，单次测量时点位精度±6mm、距离精度4mm、角度精度12"、表面建模精度2mm、标靶获取精度2mm，有效测距范围300m，全方位视场角360°×270°；同时它是一个带有全站仪功能的三维激光扫描仪，双轴补偿±5′、补偿精度1.5"，具有全站仪级别的单点测量精度；整合了数码相机和激光对中器功能用户界面机载控制，笔记本电脑或台式电脑数据存储内置硬盘或外接电脑相机一体化高分辨率数码相机；和其他的地面型激光扫描仪的工作原理一样，徕卡ScanStation C10发射器发出一个激光脉冲信号，经物体表面反射后，沿几乎相同的路径反回传回到接收器，可以计算目标点P与扫描距离S，控制编辑器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描角度观测值β。三维激光扫描仪一般为仪器自定义坐标系，X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描面内与X轴垂直，Z轴与横向扫描面垂直。
2 徕卡Scanstation C10一体化扫描仪在古建测量中的应用
三维激光扫描技术被称作“实景复制技术”或“高清晰测量”，它可以精确重建出古建筑的三维模型和制作线划***，永久保存建筑原貌，为古建筑的鉴赏、研究和修复提供的数据基础。
2.1 工作流程
三维激光扫描仪的工作流程与传统的测量手段有很多的相似之处但也有其自身的特点。主要工作流程如下***所示：
和传统测量方法相比，采用三维激光扫描仪作业时需注意以下几点：
1）测站布设
扫描时需综合考虑地形、地物的分布特点，尽量避免扫描盲区的出现，同时保证重要的地形、地物特征明晰。
2）分辨率设置
扫描时，建议对古建筑的不同部分采用不同的分辨率，对地面、天花板等平整部分采用中等、中高等分辨率；对结构复杂、体形较小、比较重要的局部使用高等、超高等分辨率（比如天花藻井、带有浮雕的墙壁、柱子等）。
3）外置相机拍摄时间选择
建议在扫描前自然光线较好的条件下拍摄，避免因为天气、光线等因素影响照片质量。拍照时可以对自动包围曝光进行设置，每个场景拍摄至少三张照片，内业择优选择。
2.2 数据成果
1）点云数据
徕卡Scanstation C10配有专业的后处理软件Cyclone，具有强大的点云数据预处理功能，通过对点云的扫描、拼接、去噪等得到建筑物完美的点云数据，这些珍贵的数据反映了建筑物当下的真实面貌，包含了建筑物的空间尺寸信息和色彩信息，是存档和破坏后复建、修复和研究的珍贵资料。扫描后获取的点云坐标是相对坐标，如果和全站仪、GPS等测量仪器结合，可以将整个扫描系统放在一定的空间地理坐标系中，精确定位每个点的绝对坐标。
2）古建筑线划***
古建筑的线划***包括平面***、立面***、剖面***、大样***等，这些二维***件反映了古建筑的内部结构或构造形式、长、宽、高等各种信息以及各部件之间的相互联系。在Cyclone中经过处理的点云数据没有任何噪音，可以在AutoCAD中利用Cloudworx插件，通过切片等操作制作线划***，不但生产速度大大提高，且精度更高。
3）模型
对于规则几何体，利用三维激光扫描仪配套Cyclone软件模型库进行快速建模，但对于非标准几何体，如雕像，中国古典建筑中的各种复杂部件等，由于Cyclone对于不规则物体的建模功能并不理想，我们用一个比较强大的逆向工程软件Geomagic Studio进行建模，通过点云去噪、封装等建立格网模型再进行优化处理完成建模，最后通过纹理映射或导入到3Dmax、Maya中完成。
另外，通过对点云数据模型分析和查看，能够科学和快速的制定修缮方案，为下一步的修缮与保护提供精确的数据基础，进而完成古建文物的数字档案、三维展示、保护复制、修复及衍生品开发等应用，实现历史遗迹的永久存档。
4）彩色点云网上
获得的点云数据经过后处理获得完美的的建筑物点云数据，附上真彩色信息通过徕卡HDS TrueView插件到网站浏览，真实再现建筑物的全景信息，同时还可以实现基于互联网的量测和标注，满足古建筑爱好者的好奇心。
3 结论
3.1 三维激光扫描仪在古建数字化保护中的优势
1）从古建的保存现状看，历代都有维修的痕迹，但未见有任何资料记载，通过三维激光扫描技术可以保存不同时期的文物档案，实现永久存档，方便随时调阅查看；
2）数据采集速度快，外业采集时间短，可以达到上百万点/秒；
3）古建一般都具有不规则的曲面特征，传统测绘手段很难将其完整测绘下来，三维激光扫描技术可以以亚毫米级的点间距表达其形状，信息获取更全面；
4）古建筑测量要求的精度较高，三维激光扫描仪具有毫米级的扫描精度，可以完全满足项目的精度要求；
5）非接触扫描可以避免人为到达造成的损害。
3.2 面临的问题
数字化仪篇7
关键词：数字化 测绘 工程测量
随着计算机网络技术发展和智能化测量仪器的应用，数字化测绘技术取得了巨大的发展成为了一种新的测绘技术。全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、摄影测量与遥感(RS)以及数字化测绘和地面测量先进技术这些先进的数字化工程的应用，使我国提出的数字中国和数字城市这些概念可以得到发展，也让工程测量的技术得以取得进一步的发展。
工程测量学科是一门十分实用的学科，它和我们国家的经济建设紧紧相连可以和社会生产紧密结合的学科。各种数字化技术在工程测量中得到了广泛的应用，使工程测量取得了一系列的进步与发展,还使工程测量的技术发生了巨大的变化。这种变化主要集中在两个方面包括工程测量中使用的先进测量仪器和工程测量中使用的数字化技术。
一、工程测量中使用的先进测量仪器
二十世纪八十年代以后，我国的改革开放进入了一个新的阶段，国家社会经济的发展也会在工程测量中采用更多的先进技术和仪器创造了条件，例如光电测距仪、精密测距仪、电子经纬仪、全站仪、电子水准仪、数字水准仪、激光准直仪、激光扫平仪等一系列的先进仪器的采用为我国的工程测量走向现代化、自动化、数字化提供了良好的外部环境。我国传统的人工测绘技术是采用三角网对地形、道路和施工进行测量这类技术已经不能够适应现代化建设的需要了所以我们就必须做出改变，先进仪器的采用为这种改变创造了有利的条件。三边网、边角网和测距导线网代替了原来的三角网测量技术。还有传统的三和四等水准测量也被光电测距三角高程测量所替代。现在新的测距仪已经可以做到在对施工放样进行测量的时候进行自动的跟踪和连续显示功能。以前人工测量的时代中，是存在盲点的，人工是无法对难以攀登和无法到达的这类测量点进行测量的，现在有了无需棱镜的测距仪就可以完美的解决这类问题了，使工程测距能够更加的准确和方便。电子速测仪可以让工程测量在细节处变得更加精确，人工时代所使用的传统基线丈量也被现代化的精密测距仪的使用而结束。激光水准仪、全自动数字水准仪和记录式精密补偿水准仪这些仪器可以在几何水准测量的过程中实现对安平、读数和记录、检核测量中出现的数据做到同步精确记录，这些仪器都事让几何水准测量远离的传统的人工走向了自动化和数字化。在现代化社会主义建设过程中需要建设越来越多的高层建筑和对大面积的钢筋混泥土进行施工，这些施工也就需要激光准直仪和扫描仪。其中我国已经可以对激光准直仪进行自主的研发和生产，著名的主要有我国生产的JDA激光准直仪，这个激光准直仪可以对基准进行调节，这里的调节可以分为六种不同的精度进行自动保持，方面施工单位在不同的项目施工中进行使用，使用范围也十分的广泛可以对轴线测控、滑模测偏、测扭、水平测控和对建筑施工的项目安装设备的时候放线控测，还可以检查工程在施工过程中是否平整，施工结构是否出现了变形。陀螺经纬仪是矿山和隧道施工过程中进行工程测量的重要仪器，现在现代化的陀螺经纬仪可以做到由计算机自动控制，这样就脱离了人工控制过程中出现人为误差的可能性，同时这类现代化陀螺经纬仪可以做到在连续对陀螺的转动进行监控和测量，如果陀螺经纬仪在测量的过程中受到了外部的干扰，陀螺经纬仪可以自动的对这类外部干扰进行补偿，这样就会能到更加准确的数据。
二、工程测量中使用的数字化技术
1、数字化地***技术
GIS系统的建立需要对原先所持有的地***进行改变，只有地***只有数字化才能为GIS系统的建立提供条件。这份把原始地***变成数字化地***的工作十分的艰苦，要进行大量的数据输入，这份工作要耗费大量的人力物力，是对资源的浪费，所以随着信息化的发展，就出现了数字化仪，这个仪器可以让原有现势性、精度和比例尺能够为数字化仪识别的地***，进过编辑和修补后自动生成数字化地***。大比例的地***在以前数字化仪没有出现的时候对其进行数字化处理是非常困难的工作，现在扫描矢量化软件可以对这些大比例的地***提取多边形，这些都是自动完成的，数字化地***的建立变得更加的简单和高效。
2、数字化成***技术
在传统人工进行工程测量的工作中其中重要的内容在与大比例尺地形***和工程***的测绘。传统的方法要进行大量的野外工作，作业员要面临艰苦的环境，还要进行复杂的操作，同时还需要收集大量的内业数据从而进行绘***，这种工作完成的地***需要很长的时间同时一次只能进行一个地***的绘制工作无法做到资源的重复使用。数字化成***技术也就没有了传统人工技术的缺点，这项技术有着显著的特点它的精度是人工无法比拟的，也不需要很大的劳动强度，对于地***的修改只要是在计算机上进行作业不需要人工重新画***，保存也十分容易不会出现因为纸张损坏所产生的问题。数字化成***技术一般有两种模式主要是内外业一体化和电子平板。内外业一体化是使用全站仪和电子手簿这些电子设备来进行外业数据采集，内外业一体化技术尤其非常良好的优点这种方式有着很高的精度，员工的分配更加的明确，而且能够获得很高的成***效率。
三、数字化测绘技术在工程测量中的应用
1、原***的数字化
数字地形***是每个地区都需要的，但是不是所有的地区都有完整的数字地形***，地区可能出现一些突发的状况例如经费困难或者没有足够的时间进行来进行数字土地的采集工作，这个时候就可以把原***进行数据化的工作。这项技术是使用现有的地形***，通过计算机、数字化仪和绘***仪并通过计算机去运行数字化软件就可以把原***进行数字化了，这项工作的不需要大量的人手和时间，也不会产生很多的经费，这样对一些地区来说是一个很好的选择。除了以上的准备就绪之外，原***的数字化工作也就可以正式开始了。手扶跟踪数字化及扫描矢量化是两种主要的进行原***的数据化的方法。相比较而言扫描矢量化比手扶跟踪数字化产生的地***无论是精度还是效率都比手扶跟踪数字化更好。但是这一种方法也不是完美无缺的。扫描矢量化的地***所有的工作都是建立在原***的基础上的，所以原***的精度会对建立原***的数据化产生很大的影响，如果原***的精度的不好的话，原***的数字化的精度会比原***还要差。所以扫描矢量化的地***只能作为一个辅助的措施不能完全依靠这个扫描矢量化。所以一个地区如果需要获得一个完整和详细的数字化地***就需要对扫描矢量化的地***进行修测和补测。修测和补测就是对一些地物的坐标进行师弟的测量从而得到一个精确的坐标。用这些新的坐标代替原来扫描矢量化所做数据化地***的错误坐标，这样也就可以进一步的提高数字化地***的精度了。
2、地面数字测***
如果一个地区没有精度相对来说比较高的大比例尺地***，这时就可以使用地面数字测***。这种方法也有另一种表达方法就是内外业一体化数字测***，这种测量方法也是我国在工程测量中使用最多的方法，这种方法可以获得精度非常高的数字地***，只要测量员工在测量方法上进行正确控制就可以在重要地物相对于邻近控制点的精度控制在五米之内，可以说是一个十分方便的方法。
综上所述，二十一世纪的工程测量技术的发展趋势是测量数据采集和处理的向及时自动实时和数字化方向发展；测量数据管理更加的科学符合标准化建立规范；测量数据传播与应用更加面向社会更加多样和计算机网络在工程测绘中的应用， GPS技术、RS技术、GIS技术、数字化测绘技术以及先进地面测量仪器等将广泛应用于工程测量中,并发挥其主导作用。
参考文献：
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数字化仪篇8
关键词：变电运维 仪器 仪表 维护 管理
我国经济建设取得重大发展，相应的电力行业也在不断进步，电力行业明显进入发展的快车道，总体实力在不断增强。最近几年以来，每年供电量保持着高速增长，因此这不断提高了对变电运维仪器仪表安全运行的要求。科学技术的日益创新，数字化维护和管理技术已经开始变压运维仪器仪表保护领域上应用。针对变电运维仪器运作过程中存在的问题，论述变电装置维护的原理和管理要求，不断改善仪表的管理方式，这可以使得很多维护原理能够成功应用于实践。
一、变电运维的仪器仪表故障的原因分析
电力系统迅猛发展，电力市场和电力运营逐渐提升到很多电网公司的高度竞争重点，其中一个重要的因素就是指对末端电力用户的管理、电量的管理。很多公变、专变被列入采集和监控的范围，使得变电运维仪器在高压实验下的维护和管理逐渐完善起来，变电运维仪器的采集终端的接线方式明显突出起来。
变电运维仪器在开始投入运行的时候，低压测区内容易发生三相接地故障引发变压运维仪表装置故障事故。对当前变压器事故过程的分析，仪器仪表故障的原因是多方面的。首先，变压器高压侧临界点位置会直接碰到地面，当配电网接入时就会引起一次接线装置故障。高压线路进行了零序故障分量，在零序励磁电抗中产生极强的电流。因此，高压电流经过系统时容易发生二次接线短路，此时变电运维仪器电流高出平时的3倍以上。一旦变压器内外侧的一次接线装置引发电流回路，造成变电运维仪器故障，低压侧的无序电压就会造成接线装置的极度不平衡，这样一来，电流数值就会达到差动保护的最高值，就会造成误动。
对变电运维仪器仪表装置没有一个合理的规划， 所以提不出完整而准确的需求，直接导致了后期的应用无法实用化；过分追求狭义的故障处理和恢复功能。而变电运维仪器仪表处于超负荷且高度集中，运行环境比较恶劣，容易引起故障的系统，而稳定性要求较高。
二、 变电运维仪器仪表的维护原理和管理要求
变电运维仪器仪表一般是参照新型的短路电流线圈型号，融入制动型的设备，根据内侧变流器的铁芯来进行差动的平衡原理来保护变电运维仪器仪表的正常运行。实现内侧变流器的铁芯差动保护机制，防止磁场电流涌动导致二次接线装置故障。这种类型的变流器利用磁芯来降低电流周期分量，不断降低速度，避免发生变压器摩擦导致故障的发生。当变流器的铁芯逐渐饱和之后，变流器的磁场吸引力度就会不断减弱，电压强度变化量也缩小。
高压变电器里的一次感应电压不断降低，会使得磁场电流逐渐饱和，最终可以防止变压器空载分合电流涌动所造成的保护误动。当高压变压器不断出现涌流现象的时候，紧随而来也是一股直流分量，这导致变电运维仪器瘫痪，使得变流器起不了作用。二次接线差动保护一般是牺牲了变电运维仪器调节的灵活性，来增强变电器的保护力度，稳定了通过的电流，直接躲开涌流对差动保护的影响。
对变电运维仪器管理的要求也是比较高的，差动保护的二次回路接线，先要对一次接线的形式进行合理选择，内外侧合理相位补偿，保持差动保护回路电流之间的平衡。对于某些特殊类型的变电系统，它们内部的电流位置和压力都不同，完全没有必要进行相位补偿。这类变电系统虽然灵活性很差，但是用各种二次接线方式来对低压侧区接地故障所产生的电流不平衡现象进行改善，避免造成差动保护的误动。由于额定电流设定的定值过高，变电运维仪器中继电器对二次接线短路故障反应灵活性变得低下，这不利于大型变电运维仪器的主保护。
三、变电运维仪器仪表的数字化维护和管理
（一）要实现变电运维仪器在高压下正常运行，合理自动维护和管理，必须要加强开发计算机数字化控制系统，由计算机数字化控制系统完成故障判断、故障隔离和网络重构，自动恢复对各变电运维仪器故障区域的供电。在故障区域被隔离后，配电数字化中心或地区调度所将迅速派出抢修人员至变电运维仪器故障地点抢修。当故障修复完，保证供电了，应该让运行工作人员发动，计算机数字化控制系统能按正常运行方式迅速保证变电运维仪器的正常供电。但是配电网数字化工作涉及面广、投资高，因此要不断利用用电需求和供电稳定性要求，全方面研究现有变电运维仪器二次接线结构和设备状况，制订规划、分步实施，与配电网改造和发展规划同步考虑，协调配合，避免重复建设或推倒重来，在总结试点取得成功经验的基础上，相继推广出去。
（二）保证变电运维仪器数字化系统安全运行。变电运维仪器数字化管理系统是配电网运行管理与自动化、通信等新技术相互融合的系统。数字化系统自身具有点多面广、涉及方面广、线路结构不可靠的缺点，此外信息变电数字化系统运用的重点，变电数字化工程系统其运行依靠无数的终端设备提供数据支持、有线与无线通讯网络提供数据传输通道，以及数据库的更新实现数据统计、汇总、分析等功能。
（三）变电运维仪器的数字化管理是利用辅助变换器变换电压信号，通过采样及数字化模块的转换，可以有数字化处理器运算数字信息，管理好所有相关数据，变量运算和保护逻辑功能都可以有系统来实现。使用系统相位补偿数字化的变电运维仪器差动管理，消除电流分量所造成的故障。
四、结论
综上所述，变电运维仪器仪表装置得维护和管理必须得依靠二次接线的选择，利用不同接线方式的组合，优劣互补，使得变电运维仪器中的电流能够合理到位。这也能避免变电运维仪器二次接线故障时的误动，妥善的进行差动保护，提高运行的可靠性。数字化差动保护变电运维仪器的作用完全可以由软件来实现，运用矩阵式的分量方法来降低故障发生的概率。
参考文献：
数字化仪篇9
关键词：电气测试技术；教材建设；电气工程专业
作者简介：徐科***（1956-），男，江苏无锡人，合肥工业大学电气与自动化工程学院，教授。（安徽 合肥 230009）马修水（1963-），男，安徽庐江人，浙江大学宁波理工学院信息科学与工程学院，教授。（浙江 宁波 315100）
基金项目：本文系安徽省高等学校省级教学研究项目（项目编号：2012jyxm058）、安徽省信号检测、处理及实现系列课程教学团队建设项目、浙江省新世纪教改项目（项目编号：yb2010084）、浙江省信号检测、处理及实现系列课程教学团队建设项目的研究成果。
中***分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）33-0110-02
“电气测试技术”课程是电气类专业学生的一门重要的专业课。电气类专业教学的核心内容是电能的产生、变换、控制和传输，其中，必然涉及到电气设备的电磁量和非电量的测试。“电气测试技术”课程教学目的是使学生掌握常用电磁量的测试方法和电工仪表的工作原理，掌握常用传感器的工作原理、基本结构、测量电路和各种应用，熟悉电气测试的基本知识和数据处理方法。教材在教学中起着非常重要的作用，为此，笔者根据多年的教学经验和科研积累，编写了《电气测试技术》教材。[1-3]在10年的应用中，笔者在教材定位、框架构建和内容更新等方面不断探索，已经出版了第3版，不断完善和提升其出版质量，选用的高校逐年增加，在相关课程的教学中发挥了应有的作用。本文以第3版修订过程为例，介绍其与时俱进、不断探索的过程。
一、教材的现状
1.教材的框架有待商讨
20世纪80年代以来，“电气测试技术”方面的教材出版不下十几种，[4-9]基本上可以分为两大类：一类是专门介绍电学量和磁学量测试；另外一类是既介绍电磁量的测试，又介绍非电量的测试。
针对于电气类专业学生来说，电磁量的测试是必须的；同时，在电气设备的运行和控制中，也需要测试一些非电量，例如温度、转速、扭矩等。可见，仅仅介绍电磁量的测试是不够的。但是，因为非电量很多，有尺寸、形状、位移、速度、加速度、力、压力、温度、物位、流量、成分等，若要面面俱到介绍非电量测试，教材的篇幅就会很长，需要的学时数多；同时，有些非电量的测试并不是电气类专业所常用的，需要对非电量测试内容优化。
2.教材内容比较陈旧
近年来数字技术发展非常迅速。然而，大多数《电气测试技术》教材的内容陈旧，介绍模拟电测仪表的篇幅较多。电测仪表按测量方式的不同，可分为直读式仪表和比较式仪表两大类。直读式电测仪表按显示方式又可分为模拟量指示仪表和数字量显示仪表。模拟量指示仪表主要是电气机械式仪表，可以进行电压、电流、电阻和功率等测量，测量结果通过仪表指针在仪表标尺或表盘上读出，又称指示仪表。按其内部结构和工作原理，可分为磁电系仪表、电磁系仪表、电动系仪表、静电系仪表和感应系仪表几大类。在直读式电测仪表中的磁电系仪表、电磁系仪表和电动系仪表，在实际应用中越来越少，需要适应技术发展，实时调整教学内容。
3.测试技术的基础发生了变化
过去电气测试的基础是误差理论，而目前的基础还应该包括信息论，特别是信号处理方法和技术。新技术的应用将极大地提高电气测试的准确度和抗干扰能力，教学内容需与时俱进。
二、教材修订与完善的过程
1.概述
以徐科***主编的《电气测试技术》教材为例，2002年在机械工业出版社出版《电气测试技术》第1版。当时是针对课程学时较少的情况编写的，仅限于电磁量的测试，内容较为单薄。为了完整地介绍电气测试技术，也考虑到有些学校将电磁量测量和非电量测量合并在一起作为一门课来讲授，所以，于2008年由电子工业出版社出版了第2版。在第2版中，加入了非电量测量的内容，形成上篇《电磁量测试技术》和下篇《非电量测试技术》。通过这几年的教学实践，根据部分使用本教材有关教师的意见，也为了适应电气工程专业教学改革的需要，2013年又出版了第3版。第3版对第2版的框架进行了重新规划，对部分内容进行了修改。
2.针对电气类专业组织教材内容
第3版不再将教材明显地分为上篇和下篇，而是紧扣“测试技术”主题来组织内容，其内容分为四部分：测试技术基础知识、电磁量测试技术、非电量测试技术和电气测试技术新进展。第3版主要面向电气工程类专业，对非电量测试技术部分中的传感器做了较大幅度的删减和调整。按照被测量对传感器进行了分类，仅介绍几种在电气工程中常用的传感器，例如温度测量传感器、转速测量传感器和扭矩测量传感器，突出测试技术在电气工程中应用的特点。其教材内容框架如***1所示。
3.删减一些陈旧内容
第3版删减了一些比较陈旧的技术内容。例如，考虑在实际中直读式电测仪表很少应用，所以删除了“直读式电测仪表”的内容。
4.增加数字式电测仪表的内容
数字仪表是测量装置将测量结果自动地以数字的形式进行显示、记录和控制的仪表。具体地说，当被测量是模拟信号，例如电压和电流等，数字仪表就是对被测量进行离散化和数据处理后，以数字形式显示的仪表；若被测量不是连续量，例如脉冲信号的频率或者时间间隔等，数字仪表就是用数字电子技术或者微处理器对其进行测量和处理，以数字形式显示的仪表。数字式电测仪表，无论在测量方法、原理、结构或操作方法上都完全与前面所讲述的模拟式电测仪表不同。数字技术的引入，使测量技术得以提升、仪表功能得以增强。数字化测量技术已成为电磁测量技术的一个非常重要的方面。
数字化测量技术可分为3个阶段，如表1所示。一是基于数字电路的测量技术阶段，即电测仪表中采用了大量的数字电路。二是基于微处理器的测量阶段，即将微处理器引入电测仪表中，用微处理器的一些功能来完成测量任务，例如，用微处理器的定时器来对脉冲信号进行计数，此时，微处理器仅对信号做简单的加减运算或者平均处理。三是基于数字信号处理技术的测量阶段，针对某些含有很多现场噪声的被测量，基于高性能单片机或者数字信号处理器（DSP），采用数字信号处理方法，对其进行处理，从而有效地消除噪声，提取更多更为准确的有用信息。第二和第三阶段均使用了微处理器，所以，将这两个阶段的仪表定义为微机化仪表。其中，第三阶段是对信号进行数字信号处理，必须对被测量进行采样，所以，称为基于数字信号处理的仪表。需要说明的是，这三个阶段是相继发展的，是相互衔接的，并非后一个阶段的仪表能够完全取代前一个阶段的仪表。这是因为电气测试的任务、场合、要求各不相同，工程中需根据测试的需要来选择最合适的测试技术。
表1 数字化测量仪表的发展与特点
阶段 名称 特点
第一阶段 基于数字电路的仪表 采用数字电路，以数字形式显示测试结果，价格便宜
第二阶段 带微处理器的仪表 可以做简单的运算，设置参数、显示结果，定时器计数，价格适中
第三阶段 基于数字信号处理的仪表 对信号进行采样，数字信号处理方法处理数据，价格较贵
微机化仪表可分为三类。第一类是带微处理器的仪表。此类仪表利用微处理器对被测量进行简单的数据处理，例如，进行简单的平均处理和误差修正等；利用微处理器对仪表进行参数设置和测量结果显示等；利用微处理器的定时器和捕获单元对脉冲信号进行计数等。第二类是基于数字信号处理的微机化仪器。此类仪表往往基于高性能单片机、DSP等，对被测信号进行采样，然后，采用数字信号处理方法，例如数字滤波、静态系统误差修正、动态误差频域修正、功率谱分析、相关函数分析等，从含有大量噪声的信号中，提取有用的信息；对静态误差和动态误差进行修正，得到较为准确的测试结果。第三类是虚拟仪器。此类仪器由计算机、应用软件和仪器硬件组成，其特点是以计算机为基础，将硬件模块化，采用Labview软件编程，实现测量任务。[3]
三、结束语
第3版《电气测试技术》教材特色如下：
第一，面向电气工程类专业，注重介绍电磁测量，包括电参量、磁参量以及信号和电源质量的测量。其中，电参量又分为电量（如电压、电流、电功率、电能和相位等）和电路参数（如电阻、电容、电感和互感等）；磁参量又分为磁量（如磁通、磁感应强度、磁场强度等）和磁路参数（如磁阻、磁性材料的磁导率等）；信号和电源质量包括频率、周期和相位等。此外，简要介绍电气工程中经常用到的温度测量、转速测量和扭矩测量。
第二，将电磁量的测试与非电量的测试很好地融合起来，满足电气工程专业教学的需要。介绍用各种比较式电测仪表、电子式测量仪表和数字化电测仪表完成电磁量的测试，用各种传感器完成非电量的测试，因为非电量的测量是通过传感器转换成电量来进行的。电量的测量是非电量测量的基础，而非电量的测量是电量测量的拓展。
第三，删减比较陈旧的技术内容，增加新的技术内容。例如，考虑到实际情况中直读式电测仪表很少应用，删除了“直读式电测仪表”，增加了数字式电测仪表的内容。例如，增加了“数字荧光示波器”和“基于数字信号处理的电测仪表”等。
参考文献：
[1]徐科***，李国丽.电气测试基础[M].北京：机械工业出版社，2002.
[2]徐科***，马修水，李国丽.电气测试技术[M].第2版.北京：电子工业出版社，2008.
[3]徐科***，马修水，李国丽.电气测试技术[M].第3版.北京：电子工业出版社，2013.
[4]傅维潭.电磁测量[M].北京：中央广播电视大学出版社，1985.
[5]陶时澍.电气测量[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997.
[6]唐统一，赵伟.电磁测量[M].北京：清华大学出版社，1997.
[7]袁禄明.电磁测量[M].北京：机械工业出版社，1983.
数字化仪篇10
关键词：数字化；地***；测绘技术
中***分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
测绘数字化成***技术应用研究使用了国际上最为先进的GPS全球卫星定位系统技术和全站仪进行控制和碎部测量，利用数字化地形地籍成***软件和先进的绘***仪或打印机进行成***和绘制各种成果表格，使测***技术得到飞速发展，成为目前和将来最值得推广和应用的测***技术。
1 数字化地形测***的主要作业方法
将具体操作方法和使用仪器的不同作为依据，可以将数字化地形测***分为以下三种方式：
1.1 原***数字化。将计算机、数字化软件、绘***仪和数字仪运用在现在地形***中，这就是原***数字化，具体的关注方法主要有以下两种：手扶跟踪数字化和扫描矢量化后数字化。站在精度和工作效率的角度上分析，后者要高出前者很多。但是与原***的精度相比，选择这种数字方法的数字地***会显得差很多，而且它只能表现出成***的时候地表上的地物和地貌。为了在使用这种方法的时候可以有更高的精度，修测和补测的方法是可以选择的，这样的话，在测量过程中，精确度就会更高，然后再用现在所测得的精确度将之前代替，精度必定会得到一定的提升。
1.2 航测数字成***。航空数字摄像机在这个方法所使用的仪器中是尤为重要的，这种方法主要就是将地面的影响用摄像机记录下来，并且再通过计算机和航测软件将数字模型建立起来，然后再利用专门的绘***软件，这样的话，数字地***就绘制成功了。选择这种方法最大的优点就是将本来属于野外的测量工作可以直接在室内完成，并且成***也比较均匀，也有相当快的速度，精度也能够达到一定的高度。另外，因为在室内需要完成大量的工作，所以，季节和气候的条件是完全不会产生任何影响的，在城市密集地区的大面积成***中就会发挥其自身的优点。
1.3 地面数字测***。GPS卫星、全站仪和计算机都是其中所包含的仪器。这个方法通过计算机模拟，在屏幕上会显示出各种地形、地貌特征和地籍要素。在底***中，这些数字化地形和地籍的测绘成果发挥着尤为重要的作用，需要进行规划设计的时候，计算机就可以起到辅助的作用，在统计、汇总、叠加各种要素的时候，就会更为准确。利用计算机辅助软件的帮助，可以大幅度提高测绘作业的规范化、科学化及自动化程度，数字化测绘产品的精确度也达到了全新的高度。
2 数字化地***测绘技术的优越性
数字化地***测绘技术的优越性主要体现在以下几个方面：其一，数字化技术的应用，从根本上简化了传统手工绘***复杂、繁琐的作业流程，大大降低了测绘人员的劳动强度。数字化成***主要是利用计算机及其相关软件进行绘***，一旦在成果验收时发现问题，能够及时进行更改，节约了大量的人力、财力和物力，并且有效地避免了手工作业中多工序误差积累的对精度的影响，缩短了成***周期，大幅度提高了工作效率；其二，测量精度高。RTK或者全站仪是数字化地***测绘主要采取的方法，然后在进行碎步点的数据采集，因为在距离测量中，光电测距技术发挥着最大的优势，而且所测得的精度是比较高的，因此，在进行碎步点测量中，它也能够使其最终结果的精度达到一定的高度；其三，便于***件的更新。随着城市发展速度的不断加快，城市中的建筑物和结构经常会发生变化，采用地面数字化测***技术能够有效地克服白纸测***连续更新的困难，在进行实地房屋改扩建、变更地籍和房产时，仅仅需要输入相关的信息，由计算机进行数据处理，便可完成更新和修改，能够始终保持***面整体的现势性和可靠性。
3 软硬件环境
3.1 仪器设备及其用途。（1）GPS接收机。南方静态GPS，用于高精度控制测量，其相对定位精度为静态基线±(10mm+2×l0﹣6)；高程±(10mm+2×l0﹣6)；南方动态GPS(RTK)精度为平面精度±(20mm+2×l0﹣6)，高程精度±(40mm+2×l0﹣6)，作业半径15km，可测地形碎部点和***根点。全球定位系统(即GPS)是美国从20世纪70年代开始研制，到1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，给测绘领域带来一场深刻的技术***，被成功地应用于测量、资源勘查等多个领域，使测绘工作者从繁重的外业劳动中解脱出来。GPS接收机硬件、机内软件以及GPS数据的后处理软件包，构成完整的GPS用户设备。（2）南方全站仪。标称精度为±(5mm+3×10﹣6)，它是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成三维坐标测量系统，测量结果自动显示，并能与设备交换信息的多功能测量仪器，可快速测定水平角、竖直角和距离。它用电磁波测距仪代替光学视距经纬仪，使得测程更大、测量时间更短、精度更高。它和装载测***精灵软件的掌上电脑连接可实现快速自动地测***和现场自动成***。（3）掌上电脑、普通电脑和电子手薄掌上电脑、普通电脑可根据市场产品购配，电子手薄是南方测绘仪器公司开发的以PC-E500型微型计算机为载体的地籍和地形测绘专用电子记录手薄(NFSB)，它的基本功能是在外业测量过程中接收速测仪观测数据，立即计算出待测点的空间坐标X、Y和高程H并储存下来，输人微机以备作***使用。它还提供了多种测算扩展功能如放样等。
3.2 软件。解算软件。它能对GPS接收机野外采集回来的卫星数据进行解算处理，求出未知测站点的三维坐标。过程为读入数据——解算基线求闭合差——网平差及高程拟合。解算时一般选择“双差固定解”。处理全部基线，如有不合格基线，则改变基线解算条件(包括改变卫星高度角、采样间隔、删除经常失锁的卫星或历元段过短的星历)。如果再不合格或较多基线的方差比太小，则应重测该基线。基线全部合格后，应对其闭合环的闭合差进行检验，特别要注意异步环的检验，各点坐标闭合差必须符合GPS测量规范和行业测量规范的要求。
3.3 测***精灵。测***精灵和全站仪配套使用，能把全站仪测得的原始数据输人并马上自动把数据换算为坐标值，还能根据所选***式现场直接自动绘***。
3.4 CASS6．1。CASS6.1选用了AutoCAD2004平台，确保了系统界面的美观实用以及用户操作的灵活性，借助于Auto-CAD2OO4的强大功能优势和南方公司在测绘仪器、电子手簿等领域的传统优势，可以实现与市场上几乎所有全站仪的连接，适合电子手簿自动记录、电子平板等地***数字化模式，实现与GIS接口、地***绘制，地籍表格制作、***幅管理等数字地***应用与地籍管理功能。该软件具有完备的数据(***形)采集、数据处理、***形生成、编辑、输出等功能，能方便灵活地完成数字化测***的各种工作，还具有与地理信息系统GIS接口等数字地***应用与管理功能。CASS6.1在成***效率、地物编辑、电子平板、骨架线技术、objectARX开发技术、DTM建模及等高线绘制、地***应用功能、数字地***与GPS集成等。
参考文献：
[1] 蓝悦明,杨晓梅.基于数字化地***的10KV线路辅助设计系统[J].四川测绘. 2002(04).