ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MÁY TRẮC ĐỊA (ĐO ĐẠC ĐIỆN TỬ)

MÁY TRẮC ĐỊA (ĐO ĐẠC ĐIỆN TỬ)
Câu 4:
Laser bán dẫn GaAs (Gali và Asen)
a. Cấu tạo
Gồm hai tinh thể bán dẫn loại p (lỗ hổng) và loại n (điện tử) là Ga và As ghép với
nhau hình (2.3a) lớp tiếp p – n có độ dày cực mỏng (≈ 0.1µm) đóng vai trò như
môi trường hoạt tính, tại đây sẽ bức xạ tia laser nếu diot GaAs phân cực thuận
4
2
(nối p với cực “+”, n với cực “-”), có mật độ dòng điện thích hợp (≈10 A/cm )
và đặt nó giữa hốc cộng hưởng quang học (gồm hai tinh thể mỏng) đặt vuông góc
với lớp p – n và bốn phía còn lại được làm xám (xù xì).

b. Nguyên lý hoạt động
Khác với các nguyên tử của các chất khác, trong hợp chất bán dẫn GaAs
không tồn tại các năng lượng riêng biệt mà chúng hợp thành các miền năng lượng
(hình 2.3b): miền hoá trị (miền chứa đầy điện tử), miền cấm (không chứa điện tử)
và miền dẫn (là miền trống rỗng, và khi có điện tử tự nó sẽ trở thành miền dẫn
điện). Khi có năng lượng cung cấp, các điện tử ở miền hoá trị sẽ vượt qua miền
cấm nhảy lên miền dẫn. Vì thế, ở miền hoá trị xuất hiện “lỗ hổng” còn ở miền dẫn
1

1


xuất hiện điện tử. Mặt khác, khi cho diot GaAs phân cực thuận thì tại lớp tiếp giáp
p – n “lỗ hổng” và điện tử sẽ chuyển động ngược chiều nhau và chúng sẽ tái
hợp với nhau. Quá trình tái hợp phát ra năng lượng dưới dạng foton. Và, cũng
giống như trường hợp laser khí, nhờ các hốc cộng hưởng quang học và với mật độ
dòng điện để phóng vào vùng p – n thích hợp mà tạo ra dòng foton. Nếu mật độ
dòng điện nhỏ thì sẽ nhận đƣợc dòng ánh sáng kết hợp, không nhóm và công suất

nhỏ, nhưng nếu dòng điện quá cao dễ làm cháy diot. Vì thế, thường phải làm sạch
diot (bằng cách đặt vào bình chứa nitơ lỏng hoặc chỉ cho diot làm việc với công
suất vừa phải), làm cho dòng foton đủ mạnh để xuyên qua lớp kính mỏng trở
thành tia laser.
c. Ưu nhược điểm
So với các loại khác, laser bán dẫn GaAs có ưu điểm là diot duy nhất có khả
năng biến đổi trực tiếp năng lượng điện thành laser, có hiệu suất cao (≈50%), bức
xạ ở chế độ liên tục (sóng), đồng thời, dưới tác động của dòng điện cao tần nó tạo
ra dòng laser điều biên (biến điệu trong), có kích thước cực bé (0.5mm3), tuổi thọ
cao. Tuy nhiên, dùng diot GaAs có những hạn chế là công suất bức xạ nhỏ (≈0.2
mw), mức độ tích hợp và tính đơn sắc kém hơn, không nhóm lắm (góc loe ≈5°) và
là tia không trông thấy (λ= 0.84µm gần dải hồng ngoại)…Vì thế các máy
dùng laser GaAs chỉ đo được khoảng cách ngắn (2-5km) với độ chính xác thấp
hơn máy dùng laser He – Ne và trong máy phải dùng các bộ lọc ánh sáng đặc biệt.
Kỹ thuật công nghệ những năm gần đây đã chế tạo được diot bán dẫn làm việc ở
chế độ xung, vì thế đã xuất hiện một số máy đo xa loại xung hoặc loại xung pha.
Câu 6: mạch tích hợp.
1. Mạch tích hợp (IC)
Là một mạch điện tử mà các thành phần tác động và thụ động đều được chế
tạo trong hoặc trên một đế (substrate) hay thân không thể tách rời nhau được. Đế
hoặc thân này có thể là một phiến bán dẫn hoặc một phiến cách điện.
Một IC thường có kích thước dài rộng cỡ vài trăm đến vài ngàn micromet,
được đựng trong một vỏ bọc bằng kim loại hoặc plastic (nhựa). Những IC như vậy
thường là một bộ phận chức năng, có khả năng thể hiện một công việc điện tử nào
đó..
* Các loại mạch tích hợp
+ IC màng (film IC)
2

2

Trên một đế bằng chất cách điện dùng các lớp màng tạo nên các thành phần
khác. Loại này chỉ gồm các thành phần thụ động như điện trở, tụ điện và cuộn cảm
mà thôi.
- Dây nối giữa các bộ phận: Kim loại có điện trở suất nhỏ như Al, Au, Cu…
- Điện trở : dùng mảng kim loại hoặc kim loại có điện trở suất lớn như NiCr, Ni-Cr-Al, Cr-Si, Cr…
- Tụ điện: dùng mảng kim loại để đóng vai trò bản cực
- Cuộn cảm: Dùng mảng kim loại hình xoắn, tuy nhiên khó tạo ra cường độ
từ trường với kích thước hợp lý.
- Cách điện giữa các bộ phần: dùng mảng SiO2, SiO…
+ IC đơn tinh thể (monolothic IC)
Gọi là IC bán dẫn (dùng một đế là chất bán dẫn, thường là SiO 2…) Trong đó
chế tạo transistor, diode điện trở, tụ điện… Rồi dùng chất cách điện SiO 2 phủ lên
che chở cho các bộ phận, dùng màng kim loại để nối các bộ phận với nhau:
- Transistor, diode đều là các bộ phận bán dẫn
- Điện trở được chế tạo bằng cách lợi dụng điện trở của lớp bán dẫn có
khuếch tán tạp chất.
- Tụ điện được chế tạo bằng cách lợi dụng điện dung của vùng hiếm tại một
nối p-n phân cực nghịch.
+ IC lai (hibrid IC)
Là loại Ic lai giữa hai loại trên. Từ vi mạch màng mỏng, người ta gắn ngay
trên nó các thành phần transistor, diode… tại những nơi đã định. Các Transistor,
diode không cần có vỏ mà chỉ cần một lớp men tráng để bảo vệ.
Ưu điểm của IC lai
Có thể tạo nhiều IC (digital hoặc Analog)
- có thể tạo ra nhiều phần tử thụ động có giá trị khác nhau với sai số nhỏ.
- Có khả năng đặt trên một đế.
Câu 7: Phương pháp pha
Trước đây không có thiết bị điện tử nào có để đo được khoảng cách trong

thời gian cực ngắn với độ chính xác cao nên người ta phải đo gián tiếp bằng cách
đo hiệu pha
3

∆ϕ

là hàm của biến số t trong công thức et = E0 sin (
3

ωt + ϕ 0 )

.


Giả sử tại thời điểm tp SĐT phát đi với tần số pha tức thời là :
ζ P = (2.π . f .t P + ϕ 0 )

Sau khi truyền qua hai lần khoảng cách 2D ta nhận được trị số pha tức thời ở
thời điểm tt là:
2D


ζ t = 2πf (t P +
) + ϕ0 
v



Bộ đo pha sẽ đo hiệu pha:
ϕ = ζ t − ζ P = 2.π . f .

2D
v

Từ đây ta nhận được khoảng cách:
D=

Vì
đến

2π

ϕ

nên

ϕ v
.
2π 2. f
2π

có thể nhỏ hơn hoặc lớn hơn
ϕ

mà bộ đo pha chỉ đo được chỉ số từ 0

được biểu thị tổng quát là:
ϕ = ϕ '+ ∆ϕ

Trong đó

ϕ'

là trị hiệu số pha bằng số nguyên lần
∆ϕ 〈 2π

Và
Như vậy khoảng cách D được biểu thị dưới dạng:
D = N.

v
∆ϕ v
+
.
2. f 2.π 2. f

Ngoài ra còn có mối quan hệ giữa v, f , T, và
λ = v.T =
D=N

Từ đó :

4

v
f

λ ∆ϕ λ
+
.

2 2.π 2

4

λ

2π


* Sơ đồ nguyên lý của máy đo xa loại pha

- Bộ phát tín hiệu: nguồn tạo sóng mang (1) + bộ điều biến ánh sáng (2), bộ
phát tần số đo (3) và hệ thống phát quang học (4).
φ đb

- Bộ phát tín hiệu phát đi dòng ánh sáng điều biến
- Sau khi truyền qua hai lần khoảng cách 2D nó được đưa vào bộ tách pha I
(5) và II (6)
- Mặt khác bộ phát tần số đo (3) cũng tạo ra hai dao động điện áp (u1) và
(u2) có cùng tần số f nhưng ngược pha nhau 1800 đặt vào hai bộ tách pha (5) và
(6).
- Hai dao động điện đi ra khỏi (5) và (6) có mối tương quan giữa tín hiệu đo
và tính hiệu chủ. Kết quả là cùng đi vào bộ chỉ báo pha (7) là hai dòng điện (i1) và
(i2) có cùng biên độ, cùng tần số nhưng lệch pha nhau 90 0 và bộ chỉ báo pha (7) sẽ
ghi nhận những thời điểm trùng nhau của chúng ( Vì thế phương pháp này còn gọi
là phương pháp pha đồng tín hiệu)
b.
5

5

Bản chất của phương pháp xung là quan hệ giữa khoảng cách D với số lượng xung
phát đi m trong khoảng thời gian giữa hai thời điểm phát (tp) và thu (tt).
Giả sử số lượng xung đếm được là m. Chu kỳ xung T X tỷ lệ nghich với tần
số f nên thời gian lan truyền xung trên khoảng cách 2D là:
τ 2 D = m.T X =

m
f

(2.3)

Thay vào (2.1) ta có:
D=

v
.m
2f

Để tiện cho việc tính toán khi thiết kế người ta chọn f = v/2 nên số xung đếm
được chính là trị số khoảng cách D cần xác định.
D=

v
v 2
m = . .m = m
2f
2 v

(2.4)
Do sự phát triển của kỹ thuật điện tử nên khối EDM loại xung có hai dạng.
Trước đây sử dụng xung điều biến và dùng đồng hồ thạch anh, đồng hồ nguyên tử,
hoặc ống tia điện tử để đo khoang thời gian

τ

. Sau khi kỹ thuật điện tử tạo xung
σ =

τX

TX
τX

laser có độ dài
hẹp, chu kỳ TX lớn và độ rỗng
lớn, đồng thời dùng khóa
điện tử và bộ đếm xung thì khoảng cách D được xác định theo công thức (2.4). Tuy
nhiên, sử dụng phương pháp này thì tầm hoạt động của máy đo xa điện tử bị hạn
chế ( khoảng 4 - 5 km)
E

t

TX

6

τX

t

6


Hiện nay khối EDM của nhiều máy TĐ ĐT hoạt động theo phương pháp
xung.
*Sơ đồ nguyên lý chung của máy đo xa loại xung

Sóng điện từ (sóng mang) từ nguồn bức xạ (1) đi vào bộ điều biến (2). Dưới
tác dụng của xung điều biến được biến thành các xung điều biên hoặc điều tần.
Trong đó các xung làm điều biến được lấy từ bộ tạo xung (3). (3) là kết quả của
quá trình chuyển hóa từ các dao động hình sin có tần số ổn định cao tạo ra bộ phát
sóng cao tần thạch anh (4)
Xung (2) qua bộ phát tín hiệu (5) truyền đến bộ phản xạ (6) rồi quay về (7)
vẫn là xung điện từ điều biên tương ứng.
Trong quá trình đó bộ đo thời gian (8) đếm thời gian từ lúc phát xung làm
điều biến và thu tín hiệu đếm khoảng thời gian.
Câu 9: toàn đạc điện tử

7

7


1. Nguyên lý cấu tạo máy TĐĐT

Hình thức máy TĐ ĐT cũng giống như máy kinh vĩ quang học thông
thường, có nghĩa là cũng có bộ phận ống kính, định tâm cân bằng, các ốc khóa, ốc

vi động… Tuy nhiên cấu tạo bên trong khác máy kinh vĩ thông thường rất nhiều.
Có thể tóm lại một thiết bị TĐ ĐT gồm có ba khối như hình vẽ trên. Trong đó:
- khối 1: đo khoảng cách điện tử EDM, có chức năng tự động đo khoảng
cách nghiêng D từ tâm máy đến tâm gương phản xạ ( hoặc đến điểm ngắm trên bề
mặt phản xạ)
- Khối kinh vĩ số ( DT) đơ hướng hoặc đo góc bằng, góc đứng ( góc thiên
đỉnh)
- khối vi xử lý trung tâm 3: cài đặt các phần mềm tiện ích để giải các bài
toán trắc địa. Dựa vào dữ liệu đo của khối EDM và DT cùng với các dữ liệu khác
như tọa độ của điểm gốc, độ cao của điểm đặt máy, chiều cao máy, chiều cao
gương cũng như các yếu tố hiệu chỉnh vào kết quả đo như nhiệt độ, áp suất… CPU
sẽ giải bài toán xác định tọa độ và độ cao của các điểm chi tiết.
Ngoài ra nó còn có chức năng quản lý dữ liệu, giao tiếp với máy tính nhờ sự
trợ giúp của các phần mềm chuyên dụng .
Gương phản xạ: nhận và phản xạ tín hiệu (sóng hoặc xung điện từ) về CPU
của máy TĐ ĐT.
b. kinh vĩ quang học
câu 3: a. phân loại máy thu GPS
* Phân loại
Các máy thu có thể được phân loại theo các tiêu chí sau:
8

8


a. Theo mục đích sử dụng
Tùy thuộc vào mục đích sử dụng và yêu cầu độ chính xác người ta đã chế
tạo ra nhiều loại máy thu GPS khác nhau. Có loại chuyên dùng để dẫn đường (đạo
hàng) trên biển, trên máy bay hoặc các phương tiện chuyển động khác. Có loại
được chế tạo gọn nhẹ (cầm tay) chuyên dùng để xác định gần đúng vị trí điểm.

Máy thu chuyên dụng cho trắc địa có những yêu cầu rất cao về độ chính xác tâm
pha anten, khả năng lọc nhiễu…
b. Phân loại theo phương thức theo dõi
Các máy thu cũ sử dụng một số lượng ít các kênh vật lý và tự lựa chọn theo
dõi lần lượt các vệ tinh với tần suất khoảng 20 mili giây trên mỗi kênh. Đây là
nguyên tắc theo dõi lần lượt chuyển nhanh.
Ngày nay, các máy thu được thiết kế sao cho mỗi kênh vật lý theo dõi một
vệ tinh và như vậy tất cả các vệ tinh đều được quan trắc liên tục. Máy thu như vậy
gọi là máy thu đa kênh hay máy theo dõi song song.
Các máy thu phối hợp cả hai nguyên tắc trên gọi là máy thu kết hợp.
c. Phân loại theo tần số sử dụng
Theo tần số có thể chia máy thu GPS thành các loại sau:
- Máy thu 1 tần (L1)
- Máy thu 2 tần ( L1 và L2)
Các máy thu 1 tần phù hợp cho đo các cạnh có chiều dài nhỏ hơn 10 km
hoặc đến 20 km. Các máy thu 2 tần phù hợp với khoảng cách dài.

B. nd máy thu 2 tần số
Sau khi tín hiệu thu vào anten sẽ được xem xét phân biệt để giữa lại C/A code. Các
tín hiệu chuẩn đã được sắp xếp trước thành các đơn vị đối với mỗi vệ tinh. Bộ phận
này có khả năng phân tích logic để phân biệt các vệ tinh theo nguyên tắc giám sát
hiệu ứng Doppler. Bộ tần số radio xử lý tín hiệu đã vào các kênh. Các máy 1 tần
chỉ nhận và xử lý tín hiệu L1, các máy hai tần sẽ nhận và xử lý cả hai tín hiệu L1
và L2. Các số liệu nhận được bởi máy thu 2 tần sẽ được phối hợp để tính toán và
loại bỏ khúc xạ tần ion. Số lượng kênh đóng vai trò quan trọng của RF và do vậy
nó quyết định số lượng vệ tinh có thể theo dõi đồng thời.
Các yếu tố cơ bản của RF là bộ duy trì tạo các tần số chuẩn, sau đó qua bộ
nhận để có tần số cao hơn, tiếp theo tín hiệu được lọc để loại bỏ các tần số không
mong muốn và thực hiện trộn tần. Sau đó, từ 2 tín hiệu duy trì y1, y2 với các biên
9

9


độ khác nhau và các tần số khác nhau f 1, f2 sẽ nhân theo mô hình toán học có dạng
đơn giản như sau:
a1 a 2
[ cos(( f1 − f 2 )t ) + cos(( f1 + f 2 )t )]
2

Y=y1.y2=a1cos(f1t )a2cos(f2t) =
Kết quả là trong tín hiệu y chứa cả các tần số thấp và tần số cao. Sau khi sử
dụng lọc dải thấp, phần tần số cao được loại bỏ. Phần tần số thấp còn lại được sử
dụng để xử lý. Hiệu số giữa (f 1 - f2) giữa các tần số thường được gọi là tần số trung
gian hay tần số phách.

Câu 8: Laser khí He-Ne
a. Cấu tạo
Mặc dù những năm gần đây đã xuất hiện một số dạng laser khí CO2,
Ar…nhƣng trong các máy đo xa điện quang vẫn sử dụng thông dụng laser hỗn
hợpkhí trơ He (Heli)và Ne (Neon). Cấu tạo của nó (hình 2.1) gồm một ống nhỏ bằng
thạch anh hoặc kim loại (1) ở giữa hẹp với đường kính gần 3mm hai đầu hơi phình,
dài khoảng 25cm, chứa He và Ne theo tỷ lệ khoảng 1:10 đạt áp suất ≈ 1mmHg. Hai
đầu ống được gắn hai tấm kính (2), chúng được đặt nghiêng so với ống (1) một góc
Briuter (3) nhằm tạo ra điều kiện phân cực toàn phần cho tia laser (góc
nghiêng Briuter: i = arctg(n1/n2), trong đó: n1,n2 là hệ số chiết xuất của hai môi
trường, ánh sáng phản xạ dưới góc i trở thành ánh sáng phân cực thẳng).
5 2

7

1

8

2
3

4

6

Hình 2.1 - Nguồn laser He-Ne

Hốc cộng hưởng quang học của laser là gương phẳng (4) và gương cầu (5)
có hệ số phản xạ ≈ 100% (phản xạ toàn phần) đặt vuông góc với trục của ống (1).
10

10


Hệ số thoát sáng của gương phẳng ≈ 0.5% và gương cầu ≈ 0.05%. Nguồn
nuôi của laser là nguồn điện áp một chiều (6) đặt vào hai điện cực anot (7) và
katot (8) (khi kích thích bằng nguồn cao tần thì các điện cực bố trí bên ngoài ống
laser) để phóng điện qua hỗn hợp He và Ne.
b. Nguyên lý hoạt động
Dựa vào thuyết miền năng lượng của cơ học lượng tử, có thể giải thích nguyên lý
tạo thành chùm tia laser He – Ne sơ lược như sau (hình 2.2).

Khi nguồn nuôi (6) phóng điện vào ống (1) sẽ kích thích làm các nguyên tử

khí He nhảy từ mức E1lên mức E4. Sau đó, chúng va chạm và truyền năng lượng
cho các nguyên tử Ne. Các nguyên tử Ne cũng phải chuyển sang trạng thái tương
ứng với mức năng lượng cao nhất E4. Vì, Ne là chất hoạt tính có thời gian “sống”
ở E4 rất ngắn (10-3 s), nên các điện tử của nó lập tức phản xạ tự nhiên trở về E3, và
ở đây xẩy ra hiện tượng bức xạ tự kích làm cho chúng liên tục nhảy xuống
mức năng lượng thấp hơn E2. Lúc này, các điện tử Ne sẽ “vứt bỏ” phần năng
lượng thừa vừa tiếp nhận từ He dưới dạng các dòng foton ánh sáng lượng tử) với
vận tốc:
E − E3
v= 2
h
Hay bước sóng:
Trong đó : h – hằng số plank; c – tốc độ ánh sáng trong chân không.
Dòng foton sẽ thoát ra khỏi hai tấm kính (2) dưới góc Briuter tạo thành dòng
ánh sáng phân cực thẳng. Khi gặp hốc cộng hưởng (4) và (5) có hệ số phản xạ toàn
11

11


phần, chúng bị phản xạ qua lại nhiều lần trong ống (1). Vì thế, sự va chạm giữa các
thành phần trong (1) tăng lên dần và các dòng foton tự khuếch đại mỗi lúc một lớn.
Và, cho đến một lúc nào đó, các hạt foton đủ năng lượng thoát khỏi gương phẳng
(4) tạo thành chùm tia sóng có mật độ năng lượng lớn được gọi là chùm tia laser.
c. Ưu nhược điểm
Mặc dù ống (1) có kích thƣớc ngắn và công suất tiêu thụ bé nên tia laser He
– Ne có công suất bức xạ không lớn như sóng radio cực ngắn (2-5mw) hạn chế tầm
truyền xa, đồng thời có hệ số hiệu suất thấp ( 0.05%) nhưng vẫn được sử dụng rất
phổ biến, vì nó có một loạt ưu điểm sau:
Là chùm tia màu đỏ (>30 tia) rất dễ quan sát khi đo ngắm;

Là chùm sóng kết hợp đơn sắc có tần số f ổn định cao (≈0.6328
km);
-

Là chùm tia phân cực thẳng, với góc loe rất nhỏ (2-10‟) không bị tán

xạ, nhiễu xạ… truyền dọc theo đường đo;
Có mật độ năng lượng tương đối lớn (gấp 107 lần tia mặt trời), ít bị khí
quyển hấp thụ, truyền xa (≈ 50km) và cho phép đo ngắm trong điều kiện ban ngày;
Thích hợp với bộ lọc ánh sáng dải hẹp và bộ thu nhận tín hiệu là ống nhân
quang điện;
Cấu tạo gọn nhẹ và có tuổi thọ cao v.v…
Câu 11: có bn phương pháp đo khoảng cách bằng song điện từ?
Có 4 pp đo khoảng cách bằng sóng điện từ:
- Phương pháp xung
- phương pháp pha
- phương pháp Doppler
- phương pháp giao thoa.
• Phương pháp xung như sau:

12

12


2.1 Phương pháp xung
Bản chất của phương pháp xung là quan hệ giữa khoảng cách D với số
lượng xung phát đi m trong khoảng thời gian giữa hai thời điểm phát (t p) và
thu (tt).
Giả sử số lượng xung đếm được là m. Chu kỳ xung T X tỷ lệ nghich

với tần số f nên thời gian lan truyền xung trên khoảng cách 2D là:
τ 2 D = m.T X =

m
f

(2.3)

Thay vào (2.1) ta có:
D=

v
.m
2f

Để tiện cho việc tính toán khi thiết kế người ta chọn f = v/2 nên số
xung đếm được chính là trị số khoảng cách D cần xác định.
D=

v
v 2
m = . .m = m
2f
2 v

(2.4)
Do sự phát triển của kỹ thuật điện tử nên khối EDM loại xung có hai
dạng. Trước đây sử dụng xung điều biến và dùng đồng hồ thạch anh, đồng
hồ nguyên tử, hoặc ống tia điện tử để đo khoang thời gian
thuật điện tử tạo xung laser có độ dài

σ =

τX

τ

. Sau khi kỹ

hẹp, chu kỳ TX lớn và độ rỗng

TX
τX

lớn, đồng thời dùng khóa điện tử và bộ đếm xung thì khoảng cách D
được xác định theo công thức (2.4). Tuy nhiên, sử dụng phương pháp này thì
tầm hoạt động của máy đo xa điện tử bị hạn chế ( khoảng 4 - 5 km)
E

t

13

TX

τX

13

t

Hiện nay khối EDM của nhiều máy TĐ ĐT hoạt động theo phương
pháp xung.
*Sơ đồ nguyên lý chung của máy đo xa loại xung

Sóng điện từ (sóng mang) từ nguồn bức xạ (1) đi vào bộ điều biến (2).
Dưới tác dụng của xung điều biến được biến thành các xung điều biên hoặc
điều tần. Trong đó các xung làm điều biến được lấy từ bộ tạo xung (3). (3) là
kết quả của quá trình chuyển hóa từ các dao động hình sin có tần số ổn định
cao tạo ra bộ phát sóng cao tần thạch anh (4)
Xung (2) qua bộ phát tín hiệu (5) truyền đến bộ phản xạ (6) rồi quay về (7)
vẫn là xung điện từ điều biên tương ứng.
Trong quá trình đó bộ đo thời gian (8) đếm thời gian từ lúc phát xung làm
điều biến và thu tín hiệu đếm khoảng thời gian.
Câu 12: nguyên lý cấu tạo máy thuỷ chuẩn điện tử?

14

14


Nhìn chung, hệ thống máy thuỷ chuẩn điện tử gồm 3 phần

- Phần 1: Mia mã vạch Sokkia RAB ( Random Bi-directional Code) Mã định
hướng ngẫu nhiên hai chiều.

Hình 1.4 Mia mã vạch RAB của Sokkia

15

15


- Phần 2: Hệ thống ống kính: Giống như ống kính của máy thuỷ chuẩn thông
thường. Gồm có kính vật, kính điều quang, hệ thống lăng kính phân chia ánh
sáng, kính mắt...

- Phần 3: Bộ phận xử lý tín hiệu điện của máy thuỷ chuẩn kỹ thuật số. Trong đó,
quan trọng là bộ cảm biến CCD (Charge Couple Device) biến tín hiệu
ánh sáng thành tín hiệu điện.
Câu 10: nguyên lý chung đo khoảng cách bằng song điện từ

Nguyên lý chung xác định khoảng cách bằng sóng điện từ là bài toán chuyển động
đều, nghĩa là mối tương quan giữa khoảng cách D với tốc độ v và thời gian t:
D =v.

τ

τ

Trong thực tế để xác định khoảng thời gian , người ta ghi nhận thời điểm
phát tín hiệu (t1) và thời điểm thu (t2) bằng một bộ thu phát đặt tại một điểm đầu
khoảng cách D. Lúc này:
(2.1)
Như vậy, độ chính xác xác định D phụ thuộc vào độ chính xác xác định v
(hay n) trong môi trường đo và độ chính xác đo thời gian. Theo lý thuyết
sai số

(2.2)
Vì tốc độ truyền sóng điện tử rất lớn nên để nhận được khoảng cách D với

độ chính xác theo yêu cầu trắc địa mD thì trị số
với m

τ

τ

là cực kỳ nhỏ và phải xác định

rất cao
Bản chất vật lý của các phương pháp đo khoảng cách là so sánh để xác định
độ chênh lệch của một tham số (SĐT) ở hai thời điểm trước (phát) và sau (thu)
khi truyền nó. Thông thường, nguyên lý chế tạo máy đo xa điện tử là một tín hiệu
phát đi được chia làm hai thành phần. Thành phần thứ nhất - đặc trưng cho thời
điểm phát được truyền trực tiếp trong máy qua các bộ phận đến bộ đo thời gian có
tổng chiều dài Do (kênh chủ) gọi là tín hiệu gốc hay tín hiệu chủ, còn thành phần
thứ hai - đặc trưng cho thời điểm thu - truyền qua hai lần khoảng cách 2D (kênh
16

16


tín hiệu) gọi là tín hiệu đo hay tín hiệu phản hồi (trong các máy đo xa dùng “quang
tuyến chuẩn Do” trong nội bộ máy thì tín hiệu truyền qua Do cũng là tín hiệu đo).
Như vậy, hai thành phần này được tạo ra cùng một tín hiệu chỉ khác là chúng
truyền qua hai quãng đường khác nhau là Do và 2D, nghĩa là độ chênh lệch cần đo
là một hàm số của hiệu (2D  Do) trong đó có chứa khoảng cách D cần tìm.
Câu 2:

Để thực hiện việc tự động hóa quá trình đo góc người ta có thể sử dụng hai

phương án. Phương án mã hóa bàn độ và phương án xung. Các máy kinh vĩ số sử
dụng phương án mã hóa bàn độ được gọi là các máy kinh vĩ mã hóa, còn các máy
sử dụng phương án xung được gọi là các máy loại xung.
Trong các máy kinh vĩ mã hóa bàn độ đứng và bàn độ ngang không được
chia vạch như các máy thông thường. Phần ngoài của bàn độ (nơi người ta khắc
vạch đối với các máy kinh vĩ thông thường) được chia thành các vòng tròn đồng
tâm (thường là 5 vòng) trên đó người ta vẽ các hình vuông trong suốt và không
trong suốt theo một mã nhất định. Hình vuông trong suốt khi chiếu ánh sáng đi qua
sẽ cho chúng ta tín hiệu (tương đương với số 1) còn hình vuông không trong suốt
thì không cho ánh sáng đi qua (tương đương với số 0). Như vậy mỗi ô vuông sẽ là
một đơn vị thông tin (1 bit). Trong các máy kinh vĩ mã hóa người ta thường sử
dụng mã truy hồi tuần hoàn. Bàn độ của một máy kinh vĩ mã hóa có dạng như hình
vẽ (a)

17

17


Đối với một bàn độ như thế này thì mỗi vị trí bàn độ sẽ tương ứng với một
mã số nhất định và để đọc số trong trường hợp này người ta thay du xích thông
thường bằng một cửa sổ có bề rộng là 8 bit. Hình ảnh của bàn độ sẽ được dẫn tới
bộ giải mã và số đọc sẽ được hiện trên màn hình của máy.
Ưu điểm của phương pháp mã hóa bàn độ là có thể dễ dàng nâng cao độ
phân giải của bàn độ để nâng cao độ chính xác đọc số. Việc này có thể thực hiện
được bằng cách tăng số vòng tròn(strack) trên bàn độ. Ví dụ, nếu dùng 4 strack thì
với một mã có chiều dài 8 bit (1byte) độ phân giải màn hình sẽ là 10' (Số đọc nhỏ
nhất máy cho phép đọc được là 10'). Nếu tăng số strack từ 4 lên 5 thì độ phân giải
của bàn độ đạt được đến cấp giây (Số đọc nhỏ nhất đạt tới 1"). Hiện nay các máy
toàn đạc điện tử cho phép đo góc chính xác tới 0.01".

Nhược điểm của phương pháp mã hóa bàn độ là bàn độ phải được chế tạo
với độ chính xác rất cao nên rất khó chế tạo.
Câu 1:

18

18