對中桿

對中桿採用“雷射測距儀+ 精度放大裝置+顯示螢幕”集成技術的一體化對中桿，再用控制器處理數據及輸出。設計簡潔清晰，實際作業中操作簡單，且精度高，經過多次實驗論證，能滿足高精度測量工作的需要。

基本介紹

• 中文名：對中桿
• 外文名：centeringrod
• 套用範圍：測量
• 詞性：專有名詞
• 作用：高精度測量工作
• 優點：操作簡單，且精度高

特點

全站儀三角高程測量具有靈活、高效率的特點，已經成為高精度高程控制測量的一種有效手段。在施工放樣、地形圖測繪及攝影測量布設像控點等工程測量技術領域，目前所使用的主要設備是全站儀和實時動態差分法測量( Real-timekinematic，簡稱RTK)。全站儀集測角、測距於一體，由微處理機控制能自動進行測距、測角，能自動歸算水平距離、高差和坐標，還能進行施工放樣，能自動記錄觀測數據。RTK 實時動態差分法是一種新的常用的GPS 測量方法，曾經的靜態、快速靜態、動態測量都需要內業解算才能獲得厘米級的精度，而RTK 是能夠在外業實時得到厘米級定位精度的測量方法，它採用了載波相位動態實時差分方法，是GPS 套用的重大突破，它的出現為控制測量、地形圖測量、變形監測及施工放樣等帶來了新曙光，極大地提高了測量作業效率。

基於此優點，全站儀和RTK 在地面測量中套用非常廣泛，技術也高度成熟，但影響測量精度的問題依然存在。全站儀的儀高、鏡高的量取誤差給三角高程測量的精度帶來一定影響，而且邊長越短，帶來的誤差越大。無論從事何種工程測量在使用全站儀前都要進行全站儀的稜鏡高測量這一重要環節。

設計思路

以工程測量為背景，基於雷射測距儀量測原理，通過採用“雷射測距儀+精度放大裝置+ 顯示螢幕”的集成技術設計思想，設計出了一種高效的便於精確測量高度的對中桿。通過改進對中桿提高稜鏡高測量精度，來提高整個測量過程中高程的精度，在不改變全站儀結構的情況下，實現提高觀測值本身的精度。從而進一步滿足施工放樣、水準測量、地形圖測繪及像控點的布設的要求。

基本原理

對中桿採用“雷射測距儀+ 精度放大裝置+顯示螢幕”集成技術的一體化對中桿，再用控制器處理數據及輸出。設計簡潔清晰，實際作業中操作簡單，且精度高，經過多次實驗論證，能滿足高精度測量工作的需要。

測量人員觀察讀數的對中桿水準器位置處安裝顯示屏，當需要使用對中桿時，將雷射測距裝置安裝在定位器的內表面上，定位器找準地面位置，通過調節連線件調整稜鏡高並固定外管和延伸桿，按下啟動開關接通供電電源為雷射測距裝置供電。

雷射發射器發出雷射信號，該雷射信號遇到延伸桿底部的阻擋，信號被反射回來，雷射接收器無線獲取雷射反射信號，經高精度放大電路信號放送入到控制器中處理，其中定位器的高度、延伸桿的高度以及延伸桿到稜鏡中心位置的距離均為固定值，當定位器的內表面到內管底部的距離確定後稜鏡高即可確定，並通過顯示屏將距離信號顯示出來。

結構設計

高精度對中桿，分為2 部分，包括可伸縮桿體、帶顯示螢幕的精密雷射測距儀。

1) 可伸縮桿體: 該部分由兩段直徑大小不同的鋼管或碳纖維管組合而成的伸縮桿。其中第一節桿是中空桿，其作用不僅能使桿體根據實際需要自由調節，而且可讓雷射束穿梭於其中來精確量測桿體高度。對中桿從外觀上來看設計簡單清晰與常見對中桿較為相似，區別在於水準器側面增加液晶螢幕和3 個按鍵;

2) 精密雷射測距儀: 該部分是對中桿的核心部件，包括雷射測距儀、液晶螢幕、按鍵、電池組。

雷射測距儀和電池組部分安裝在對中桿底部的可拆卸的定位塊中，液晶螢幕和按鍵安裝在水準器旁側，顯示界面設計採用人性化設計使測量與數字顯示同步實現。

技術設計

高精度對中桿實現

所要解決的技術問題在於針對現有技術中的不足，通過改進對中桿，使其能夠運用精密雷射測距儀自動量測對中桿高度，採用雷射測距的方式提高測量稜鏡高的精度，實現測高精度的提高，進而提高整個測量過程的精度。

1) 該技術方案為: 設計一種能夠雷射測高的精密對中桿; 其中對中桿體由中空結構的外管、設定在外管內的延伸桿和與外管底部螺紋配合的定位塊組成。外管上安裝有水準器，水準器側面鑲嵌有顯示屏和啟動開關，定位塊的內表面上安裝有雷射測距裝置。其中雷射測距裝置由雷射發射器和雷射接收調理模組，以及為其供電電源構成。

另外接收調理模組由控制器、雷射接收器以及高精度放大電路組成，該放大電路與雷射接收器出口端相連。高精度放大電路的信號輸出端與控制器連線，顯示屏的信號輸入端與控制器的輸出端相接。啟動開關串聯在雷射接收調理模組供電的供電迴路中。

2) 在電路結構設計上，該對中桿高精度放大電路的電路原理: 包括運放U1 和運放U2 部分，其中運放U1 的反相輸入端經電阻R4 和電阻R3 與雷射接收器的信號輸出連線埠相接，運放U1 的同相輸入端接地，電阻R4 和電阻R3 的連線端經電容C2 接地，運放U1 的輸出端分2 路，一路經電阻R1 與運放U1 的反相輸入端相接，另一路經電阻R5，電容C1 和電阻R6 與運放U2 的反相輸入端相接; 運放U2 的同相輸入端經電阻R7 接地，運放U2 的輸出端分3 路，一路經二極體D1 與運放U2 的反相輸入端相接，另一路與二極體D2 的陰極相接，二極體D2 的陽極經電阻R2 與運放U2 的反相輸入端相接，第三路為高精度放大電路的信號輸出端。

3) 其它元件設計，其中供電電源為可充電鋰電池; 顯示屏為1. 8 寸TFT 液晶顯示屏; 控制器為微型單片機。

特徵分析

1)在不改變原有對中桿外

形，通過可拆卸的方式，連線對中桿外管和定位塊，將雷射測距裝置安裝在定位塊內表面，合理利用中空結構的外管的內部腔體，為雷射測距裝置提供一個干擾小的工作環境;

2) 通過設定高精度放大電路，採用兩級運放放大器級聯的方式對雷射接收器接收的微弱電信號進行放大處理轉換，精度可達二等水準測量的標準，距離測量精度可根據實際需求設定，可靠穩定，使用效果好;

3) 可通過顯示屏自動獲取稜鏡高，避免人工讀數帶來的誤差，精度高，實用性強;

4) 使用該對中桿配合全站儀中間法。

總結

1) 工程測量中高差量測精度關鍵在於量取儀器高度和稜鏡高度。採用集成設計思想設計出的對中桿，通過雷射測距自動獲取方式得到的稜鏡高，測量精度更加準確;

2) 此對中桿設計新穎，操作靈活，安裝布設方便。在不增加觀測時間，不改變全站儀結構的情況下實現了觀測精度約20%的提高，使得全站儀可以滿足較高測量精度的要求，拓寬了全站儀的適用範圍，也使工程測量在實際工作中變得更加靈活多元。