学文网摘要：本文利用尼康DTM-452C免棱镜型全站仪在免棱镜模式下对影响测距精度的各种不同情况进行测距性能测试，了解和评价仪器的性能指标。
关键词：免棱镜全站仪；精度分析；性能
中***分类号：F407.9 文献标识码：A
1 实验方案及仪器
1.1 实验方案
根据实际工作经验可知，影响免棱镜全站仪测距精度的因素主要有：
①反射面不同材质对测距精度的影响；②反射面不同色彩对测距精度的影响；③不同入射角对测距精度的影响；④反射面透明度对测距精度的影响。
针对以上的这几方面影响因素，设置实验方案。
1.2 实验仪器
尼康DTM-452C免棱镜型全站仪，采用独特的聚束脉冲激光系统，线性聚焦机制可以快速实现长短距离聚焦，测量范围大，测量精度高，测角精度可达2"，测距精度：±（2mm+2ppm×D），免棱镜模式下测程达350m，单棱镜模式下测程达3100m，三棱镜模式下测程达5000m。
2 实验结果及分析
2.1 不同材质对测距精度的影响
为了验证各种材质反射面对免棱镜测距的影响，选取以下几种不同材质，在平坦的地面上利用免棱镜全站仪在免棱镜模式下分别对这几种材质反射面进行测距，每种材质反射面观测30次，实验数据和统计结果如表1-1所示。
由表1-1中数据可以知：几种反射材料测距结果的内符合精度相当，说明激光束在这几种反射材料表面的反射是稳定的。同时说明在外界条件良好，以及激光束反射稳定的情况下，物体表面的粗糙程度对测距数据的离散程度影响不大。
表1-1 不同材质实验结果及分析
表1-2不同颜色实验结果及分析
2.2不同颜色对测距精度的影响
在试验中，选取6种常见颜色的纸张，其表面光滑程度相同，首先在棱镜模式下测量30次取平均值作为理论实际距离，然后分别在免棱镜模式下测量各颜色纸张在相同位置的距离，同样每种颜色纸张测量30次，实验数据和统计结果如表1-2所示。
从表1-2中对不同颜色试验数据可以看出，除黑色外，颜色对免棱镜测距的精度影响并不明显，但颜色越浅，对激光束的反射能力越好，对免棱镜测距更有利。
2.3 不同入射角对测距精度的影响
为了验证激光束入射角对测距的影响，在平坦地面上安置全站仪，先使用棱镜进行测距，然后分别设置入射角成0°、15°、30°、45°、60°、75°对白色纸张进行测距，不同入射角观测30次，实验数据和统计结果如表1-3所示。
表1-3不同入射角实验结果及分析
从表1-3中可以看出，在激光束入射角度不同的情况下，免棱镜全站仪测距的内符合精度比较稳定，而其与有棱镜模式下观测值的差值随入射角度增大而逐渐变大。当反射面与测量激光束有一定的入射角时，返回的信号会有损失，测量的精度就会受到影响。因此，激光束入射角度是影响测量结果的重要因素之一，在实际工程测量中应尽可能以小的入射角进行测量。
2.4 反射面透明度对测距精度的影响
为了验证在免棱镜模式下反射面透明度对测距精度的影响，选取玻璃及半透明纸张等材料进行测试。首先，将白色纸张放置在固定位置，并测距30次，求其平均值作为参考。然后分别将玻璃、一层透明纸、两层透明纸、三层透明纸放置在白色纸张前10cm处进行观测，如***1-3所示，每次观测30次，求其平均值，实验结果及统计数据如表1-4所示。
表1-4 不同透明度试验结果及分析
从表1-4中数据可以看出，对于不完全透明的物体所测得的距离比实际距离小。值得注意的是，当对玻璃进行实验时，测量所得到的距离比实际距离要长，这是因为玻璃的穿透性强，激光束穿透了玻璃后，反射回来时，光束在不同介质之间发生折射和光速发生了变化的双重结果，这使得光传播时间的增加，从而造成测量所得距离比实际距离长的结果。
2.5 绝对精度试验
为了得到实际测量时的绝对精度，在不同的距离上，采用有棱镜和免棱镜模式进行比较测量，不同距离下测量30次。试验数据和统计结果如表1-5所示：
表1-5 绝对精度试验结果及分析
从表1-5中数据可以分析得到，在仪器测程范围内，一般情况下，绝对精度与标称精度相符。随着免棱镜测量距离的增加，观测数据的均方误差随着增大。上表数据，可以明显地发现，免棱镜测距的精度随着距离的增加而降低。
总结
通过对尼康DTM-452C免棱镜型全站仪测距的试验数据分析，结论如下：
免棱镜全站仪的测距性能可靠，在通常情况下，其测距精度和稳定性都能与仪器的标称精度相符，能够满足基本的测量要求。
物体表面反射能力足够强，反射信号稳定时，免棱镜测距精度受反射面材质的影响并不明显，且反射面的粗糙程度对免棱镜测距精度的作用也不大；其次，除黑色反射面外，反射面颜色对其精度影响也不明显，但反射面颜色越浅，反射信号越强，对免棱镜测距越有利。
尽量以小角度入射角进行免棱镜测距。
尽量避免穿过透明或不完全透明物体对其背景表面进行免棱镜测距。
参考文献
[1]高井祥.数字测***原理与方法[J].中国矿业出版社，2001.
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