激光经纬仪

出处：按学科分类—工业技术 中国建材工业出版社《工程测量实用技术手册》第449页（2576字）

激光是20世纪60年代发展起来的一门新技术。作为一种新光源，激光具有亮度高、方向性好、单色性纯等优点，为普通光源所不及。因此，从1960年诞生以来，发展十分迅速，在生产、科研、医疗、国防等方面，得到广泛应用。60年代晚期，国外制成了激光水准仪和激光经纬仪。70年代初激光技术也开始在我国得到发展。苏州第一光学仪器厂，1975年制成了J2－JD型激光经纬仪，受到测量、基建工程施工等单位的好评。

1．激光经纬仪的构造

如图18－55所示，其主要组成部分为：

1)J2光学经纬仪如图中之1，构造与J6型光学经纬仪相似。长水准器角值为20″／2mm，最短视距1．6m。

2)半导体激光器如图中之2。发射红色激光束，发散度很小，光斑在100m远处，直径只有5mm。激光的有效射程在白天可达200m，夜间可达2500m，波长为635mm。

图18－55 激光经纬仪

1－J2型光学经纬仪；2－激光器

J2－JDA型激光经纬仪，通过望远镜发射激光，激光束与望远镜视准轴保持同轴、同焦。该仪器完全具备DJ2光学经纬仪的所有功能，可在－10～+50℃的环境中工作。

半导体激光器发射的激光，经棱镜转向，进入望远镜与视准轴重合，从物镜端射出一条红色的激光束，在观测目标处可见到一红色小光斑。其光路图，如图18－56所示。

图18－56 激光经纬仪望远镜的光路图

1－激光器；2－反射棱镜；3－电池；4－分光棱镜；5－十字丝分划板；6－目镜；7－调焦镜组：8－物镜；9－激光束

激光经纬仪可提供一条可见的激光束，在土建工程施工中，广泛应用于高层建筑、隧道、井巷、桥梁工程、管线铺设等的施工，准确而方便。由于不另附老式的激光电源(净重4kg)，经纬仪亦因改用半导体激光器，净重由原6．2kg减为5．9kg。木质仪器箱改为红色塑包箱，携带轻便。

当建(构)筑物间距不大，需要望远镜向上倾角较大以观测天顶方向时，仪器附有FJ3弯管目镜，如图18－57所示，装于望远镜的目镜端，观测十分方便。

图18－57 FJ3弯管目镜(J2－JDA用)

仪器还附有一激光觇牌，可置于观测点处，激光斑如投射到靶心，表示已正确观测到目标。仪器所附的激光觇牌，如图18－58所示。

图18－58 激光觇牌

2．激光经纬仪的应用

激光经纬仪能发射红色可见光束，故在黑夜或地下工程(如隧道、矿井等处)进行测量工作最为适宜。特别在施工测量中，准直、对中测量，使用激光经纬仪更为便捷。它的主要用途为：

(1)建(构)筑物的垂直度观测

以检验钢筋混凝土柱的垂直度为例，说明用激光经纬仪较用普通经纬仪更为方便、精确。如图18－59所示，改用两架激光经纬仪安置于柱基的纵、横两轴线上，严格对中、整平，分别照准柱脚的中线，开启激光电源开关(在激光器上)，发射激光束，用照准部微动螺旋使激光斑正对中线，缓缓仰起望远镜，观测激光斑是否偏离柱身弹出的中线，如有偏离，说明柱身不垂直，可指挥吊装工调整。同时，柱身垂直度偏差尺寸，亦可根据激光斑偏离中线的位置，用钢尺直接量得，十分方便。

图18－59 用激光经纬仪控制轴线垂直度

1－激光经纬仪；2－铅垂方向的激光束；3－工作平台；4－觇牌；5－千斤顶；6－已浇好的烟囱壁

同法也可用激光经纬仪发射的激光斑，检验建筑物的墙角线是否垂直；对建(构)筑物倾斜度的观测，也同样便捷。

烟囱、筒仓施工，控制轴线的垂直度要求较高。国内某电厂180m高的钢筋混凝土烟囱，采用滑模施工，即用激光经纬仪作对中、准直测量。如图18－59所示，将仪器置于烟囱基础的地下室中，经严格对中、整平，使镜管向上取铅垂位置，发射垂直方向的激光束，以显示烟囱的轴线位置。上部工作平台上安置激光觇牌，其中心位于该处烟囱横截面的圆心。如激光束的光斑不偏离觇牌中心，表示工作平台的中心未偏离烟囱的轴线。否则，应立即校正平台的位置，以确保烟囱的垂直度。该工程竣工验收，顶部中心偏离轴线1．2cm，仅为国家施工验收技术规范容许偏差18cm的1／15。

(2)隧道轴线的测设

如图18－60所示，隧道施工常用导井分段向两端掘进，对轴线测设，精度要求高。在黑暗的地下操作，用激光经纬仪测设隧道的轴线，更显示它的优越性。在开挖好的导井中，放入激光经纬仪，在隧道轴线下方安置仪器，使望远镜的视准轴与隧道轴线一致，精确调平仪器，发射激光。根据可见的红色激光束，确定隧道的轴线，指示隧道开挖。这种方法对隧道施工的轴线定位、导向，准确而方便。

图18－60 用激光经纬仪控制隧道轴线

1－激光经纬仪；2－红色激光束指示的隧道轴线；3－正在开挖的隧道；4－导井

激光经纬仪在不发射激光时，完全可作为DJ2型光学经纬仪使用。