高空气象探测测风经纬仪.docx
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高空气象探测测风经纬仪
第一章测风经纬仪
第一节测风经纬仪的种类和性能
第二节测风经纬仪的结构
教学目的:
目的:
掌握测风经纬仪的分类、性能指标和构成。
要求:
掌握测风经纬仪各旋钮的位置、作用以及使用,能够迅速准确进行读数。
教学内容:
测风经纬仪的种类种类;性能指标;组成以及各部件的作用;读数方法。
教学重点与难点:
各旋钮所在位置和功能以及读数方法。
课后作业:
测风经纬仪主要有哪几部分组成?
各部分的作用如何?
课后体会:
通过教学,使学生对测风经纬仪的分类、性能指标、组成以及各部件的作用有了一个初步的认识,基本掌握读数方法,但还应加强读数精度和速度。
第一节测风经纬仪的种类和性能
种类:
CFJ—1型、CFJ—2型和701型。
性能指标:
常用测风经纬仪的性能指标。
第二节测风经纬仪的结构
组成:
望远镜部分、读数装置、水平调整装置、照明装置和附件。
(本教材以CFJ-1型测风经纬仪为例。
)
一、望远镜部分
作用:
跟踪气球,放大物影。
组成:
主望远镜、辅助望远镜、进光反射镜、望远系统变倍手轮、中间镜组、目镜以及瞄准器等。
瞄准器:
观测时瞄准气球用。
三棱镜:
把物镜中映到的物象反射到目镜中,而使观测者看到物象。
目镜:
观测者可以根据自己的视力以及目标物的远近适当调整焦距,使物象清晰可见。
望远镜系统变倍手轮:
用来改变镜筒内小反光镜的位置,达到主、辅望远镜转换(变倍)的目的。
二、读数装置
读数装置:
由仰角刻度盘、方位刻度盘、仰角读数系统、方位读数系统、进光反射镜、分划板以及四个三棱镜组成。
仰角刻度盘:
由透明的有机玻璃制成,盘上刻有-5°—185°刻度,每小格为1°。
此刻度盘以水平轴为中心,固定在目镜筒上,并与物镜一起绕水平轴转动,指示出物镜指向的仰角值,观测者通过仰角读数系统,即可读出物镜指向的仰角示度。
方位刻度盘:
由有机玻璃制成,沿顺时针方向刻有0°—360°刻度,每格为1°,固定在经纬仪基座的垂直轴上,当望远镜绕垂直轴转动时,方位刻度盘保持不动,指示出望远镜指向的方位值,观测者通过方位读数系统即可读出物镜指向的方位角示度。
分划板读数游尺结构:
游尺上排是仰角刻度,下排是方位刻度,均以分划板读数游尺上的零刻度线为读数指标,整个分划板读数游尺相当于1°,是用来读取小数的。
三、转动装置
由仰角转动手轮、方位转动手轮、方位盘固定螺旋和方位归零手轮组成。
方位盘固定螺旋:
固定方位刻度盘。
方位归零手轮:
调整方位刻度盘的位置。
四、水平调整装置
水平调整装置:
由一个管型水准器和三个水平调节螺旋组成。
水平调节旋扭:
使底座升降,以便使经纬仪调至水平。
五、附件:
由三角架、指南针、滤光镜、照明装置、太阳罩、毛刷、小工具等组成。
1、三角架:
是用来安装和固定经纬仪的,有可调整三角架高低的调整螺旋和供固定
经纬仪用的中心螺旋。
2、指南针:
是用来对经纬仪进行定向时用的。
由一个条形小磁铁制作,装在长方形盒内,并由制动螺旋来控制。
3、滤光镜:
有绿色、棕色等,用来减小强光对观测者眼睛的损伤。
4、照明装置:
有十字线照明、读数照明、电源开关、手电筒及导线等。
用来进行夜间观测的照明。
5、太阳罩:
遮住强光,一般在高仰角观测气球时用。
6、小工具:
包括毛刷、起了、校正针等。
用来进行简单维护和维修。
第三节测风经纬仪的架设安装和使用
教学目的与要求:
目的:
掌握测风经纬仪的架设安装场地要求和架设方法,理解三步调整的意义以及调整步骤和方法。
要求:
正确架设测风经纬仪,按规定迅速准确进行三步调整。
主要教学内容:
测风经纬仪的架设安装方法,三步调整的意义以及调整步骤和方法。
教学重点与难点:
测风经纬仪进行三步调整的意义以及调整步骤和方法。
课后作业:
1、测风经纬仪水平调整、方位调整的定义如何?
2、测风经纬仪方位调整的方法有哪几种?
各种方法的适用条件以及调整方法如何?
3、测风经纬仪观测场地应具备的条件如何?
4、台站固定目标物的选取条件和方位角的测定方法如何?
课后体会:
通过教学,同学们能够真正掌握经纬仪三步调整的意义和步骤,但调整时间偏长,速度有待加强,因此必须加强实操训练。
第三节经纬仪的安装和使用
一、经纬仪观测点应具备的条件:
1、四周开阔,不得有高大建筑物或其他障碍物,从经纬仪观测点向四周看去,障碍物顶端的仰角不得超过5°,特别是当地最多风向的下风方更要保持开阔。
2、经纬仪观测点及周围的地面应平坦坚实,固定台站最好修建一个专供架设经纬仪用的水泥平台。
二、经纬仪安置:
步骤:
架设三角架、安装固定经纬仪、水平调整、焦距调整和方位调整五个步骤。
1、架设三角架
用来安装和固定经纬仪。
对架设三角架有下述要求:
(1)三角架顶部要基本水平,有利于水平调整过程的顺利进行。
(2)三角架的高度要合适。
架设高度要与观测者的身高相适应。
一般情况下,三角架直立时应与观测者的前额同高,当三角架撑开时,架高应位于观测者第三颗扣子上下。
(3)三角架要支稳,支架的调整螺旋要旋紧,以免三角架滑脱而摔坏仪器。
(4)当风力较大时,要有一条支架伸向风的去向,以避免三角架被大风吹倒。
2、安装固定经纬仪:
固定经纬仪注意事项:
当经纬仪尚未固定好之前,手绝对不能松开经纬仪。
观测后,卸下经纬仪时,必须左手握牢经纬仪的水平镜筒,右手将中心螺旋旋松,然后将经纬仪放入箱内。
2、水平调整:
观测前调整经纬仪的水平轴在各个方向上都真正水平的操作过程,叫做水平调整。
利用经纬仪观测目标物相对于测点的仰角和方位时,只有在经纬仪的垂直轴与铅直线平行,即水平轴绕垂直轴旋转所构成的平面真正水平时,其仰角和方位角的观测值才是正确的。
因此,在每次进行观测前必须进行经纬仪的水平调整。
水平调整原理:
经纬仪水平调整的步骤:
转动经纬仪上部,使水准器平行于任意两个水平调节螺旋,调整这两个水平调节螺旋,按“顺来逆去”的方法,使水准器的汽泡位于中央。
将经纬仪上部转动90°,使水准器的一端指向第三个水平调节螺旋,转动第三个水平调节螺旋,使水准器的汽泡位于中央。
将经纬仪上部缓慢转动一周,同时观察水准器的汽泡是否有移动现象,如果停在中央不动,则证明经纬仪的水平已调好;如果汽泡有移动,而且超过最小刻度的0.5个小格,则必须按照上述步骤重新调整,直到调好为止。
如果反复进行水平调整一直调整不好,则说明水准器本身安置不当(水准器与水平轴不平行)或水准器失灵,遇有此情况时,应校准或更换水准器。
至于如何校正和更换,将在第四节中详细介绍。
水平调整时应注意以下几点:
在调整前必须弄清水平调节螺旋的转动方向,当转动水平调节螺旋使汽泡接近中央时,应缓慢调整,以免调过头而耽误时间。
在进行第二步调整时,只能转动第三个水平调整螺旋。
如果水平调节螺旋已调至最高或最低位置后,汽泡仍未调到中央,这时不能用猛力旋转螺旋,以免将螺旋损坏。
此时,应将其它两个螺旋同时降低或升高,然后再按水平调整步骤重新进行调整。
如果仍不能使经纬仪水平,也可先调整一下三角架,使架顶水平,然后再重新进行调整,一直到调好为止。
4、焦距调整:
调整方法:
瞄准200米以外的一个目标物(越远越好),慢慢地转动目镜筒上的焦距调整螺旋,直到物象和十字线最清楚为止。
因为十字线镜片就按装在目镜的主焦距上,在调整焦距时,物象和十字线应同样清晰,有时,由于仪器本身的毛病,不一定同样清晰,在这种情况下应当首先保证物象清晰,十字线能辨即可。
5、方位调整:
观测前,调整经纬仪方位度盘,使方位读数与物镜指向的地理方位相一致的操作过程。
方位调整的基本步步骤:
第一步:
使光学轴(望远镜)指向已知地理方位;
第二步:
利用方位归零手轮调整方位刻度盘,使已知地理方位与方位读数相一致。
第三步:
检查一下光学轴是否仍然对准已知地理方位。
方位调整的方法:
北极星法、固定目标物法、或磁针法。
北极星法
利用瞄准器将北极星瞄入望远镜内,转动仰角、方位手轮,使十字线的交点与北极星重合,(这时,光学轴的指向即为正北)。
转动方位归零手轮,使方位刻度盘上“0”刻线与读数游尺上的0指标线对齐,即完成了方位调整。
检查北极星与十字线交点是否还重合,如重合,即完成了方位调整,否则须重新进行方位调整。
固定目标物法
台站多采用此方法。
固定目标物法进行方位调整的步骤:
、将已知固定目标物瞄入望远镜的视野,调整望远镜位置,使固定目标物和十字线交点重合。
、调整方位归零手轮,使方位刻度盘的读数与固定目标物的已知方位相一致。
、检查固定目标物和十字线交点是否还重合,如重合即可,否则须重新进行调整。
固定目标物的选择条件:
必须是显著、固定,距雷达或经纬仪250米以外的高大建筑物的尖端,如避雷针,塔尖等。
为了便于在夜间观测时进行方位调整,台站还选择一个孤立的灯光作为夜间观测时的固定目标物,为了减小误差,体积应尽量小一些。
固定目标物方位角的测定:
在睛朗的夜间,架设调整好经纬仪,利用瞄准器将物镜瞄准北极星,使北极星正好处在十字线交点上,然后利用方位归零手轮调整方位度盘,使方位0刻度与读数游尺上的“0”指标线对齐,然后将望远镜瞄准固定目标物,使目标物和十字线重合,读取固定目标物的方位角值,这就是固定目标物相对于测点的地理方位。
应该指出,北极星不恰好在真正的北极,而是绕着天球在北极旋转(系地球自转和公转的结果)。
在建站初期测定目标物时,应在不同时刻进行测定。
如:
21时、24时、03时、06时分别测定固定目标物的方位角,求其平均值较为准确。
以后检查时,若发现固定目标物的方位角变动超过1°时,必须重新测定并予以更正。
磁针法
在白天或多云的夜间执行野外或临时(即不在固定观测点)观测任务时,是无法用北极星或固定标物来进行方位调整的,只有通过磁针来判断经纬仪光学轴的指向。
采用磁针法进行方位调整的步骤:
放松磁针的制动螺丝,使磁针自由摆动;
转动经纬仪的上部,使磁针与窗口上的SN线对齐;
利用归零手轮调整方位刻度盘,使方位角读数对准360°加磁偏角的方位值上。
检查磁针与窗口上的SN线是否仍然对齐,如对齐即可,否则,须重新调整。
三、使用经纬仪注意事项:
1、轻拿轻放,保持清洁,防震、防潮、防磁针失灵。
2、从架上取下或往架上安装经纬仪时,应一手拿住经纬仪,另一手去旋松或旋紧中心螺旋,以免不慎将仪器摔坏。
装箱时,应先将磁针、滤光镜片、太阳罩等零件放回原处,以免丢失。
仪器一定要按原来的装箱姿态放置,否则,会盖不上箱盖或压坏零件。
3、经纬仪的光学部分不得任意折卸,不能用手、粗布和脏布擦拭物镜和目镜,以免弄脏镜头,如果需擦拭镜头时,需用专用绒布,软绸、镜头纸、鹿皮等来擦拭。
4、在冬季,应先将仪器装箱后,再往室内拿,并且经过一小时以上的时间才能打开箱盖,以免在仪器上产生水汽凝结现象。
5、放置经纬仪时,应根据磁针在箱中的状态,使磁针的南北极大致与地球的南北极相对应,这样,可减少磁针退磁。
第四节测风经纬仪的器差检查和调整
教学目的与要求:
目的:
掌握测风经纬仪器差检查的内容、目的、方法和处理规定。
要求:
掌握测风经纬仪器差检查的内容、方法和器差计算,能够正确判断经纬仪器差是否合格,对不合格仪器能够按规定正确处理。
主要教学内容:
测风经纬仪水准器、仰角、方位角器差检查的方法和处理规定。
教学重点与难点:
测风经纬仪水准器、仰角、方位角器差检查的方法和处理规定。
课后作业:
1、测风经纬仪器差检查有哪些内容?
2、测风经纬仪水准器器差检查和调整方法如何?
3、测风经纬仪仰角、方位角器差检查和计算方法如何?
当经纬仪器差确定后应如何处理?
课后体会:
通过理论教学,使学生能够掌握测风经纬仪各种器差检查方法和计算方法,但必须通过实际操作,才能够使他们对这一理论与实际结合起来。
第四节经纬仪的器差检查和调整
经纬仪产生测量误差的原因:
1、由于仪器的构造缺陷造成;2、搬运和使用过程中仪器振动等原因造成,由这些原因引起的误差称为经纬仪器差。
台站对经纬仪的器差必须进行定期检查。
规范规定,每旬第一天进行经纬仪的器差检查。
经纬仪器差检查包括:
水准器器差检查、仰角器差检查和方位角器差检查。
现将这三项器差检查的方法和步骤介绍如下:
一、水准器器差检查和校正
水准器器差检查和校正步骤:
1、首先使水准器平行于任意两个水平调节螺旋,调整水平调节螺旋,使汽泡位于中
心位置。
2、将经纬仪上部旋转180°(此时汽泡偏离最大),如果汽泡偏离位置超过了允许范
围,应进行校正。
3、放松水准器制动螺帽,转动校正螺丝,使汽泡移到偏离最大距离的一半处。
再调
整水平调整螺旋,使汽泡移到中心位置。
4、将经纬仪上部转动180°,并观察汽泡是否有偏离中心且超过规定的现象,如仍有偏离发生,则应重复3的步骤,继续调整,直到合乎要求为止。
6、最后将水准器制动螺帽旋紧。
如果反复校正,水准器仍然无法校正好,则说明水准器失灵,应更换水准器后再进行校正。
二、仰角器差检查
仰角器差检查必须要在水准器安装正确的情况下进行。
仰角器差计算公式为:
Δδ=
(一)仰角器差检查步骤:
(1)架设经纬仪并做好水平调整、焦距调整和方位调整。
(2)选定250米以外的一个目标物,瞄入望远镜内,并调到十字线的交点上,读取第一次仰角读数δ
。
(3)将物镜翻过天顶,方位转动180°,把原目标物瞄入望远镜内,并调到十字线的交点上,读取第二次仰角读数δ
。
(4)将两次仰角读数δ
和δ
代入仰角器差计算公式,求出Δδ值。
(二)仰角器差的处理规定:
当∣△δ∣≥0.3°时,仰角读数要进行订正;
当│△δ│<0.3°时,仰角读数不进行订正。
三、方位角器差检查
(一)方位器差检查方法:
在进行仰角器差检查时,同时读取方位读数,即分别得到α
和α
,将两次方位读数代入方位器差公式即可求出方位器差△α值。
当第一次方位读数α
<第二次方位读数α
时,方位器差公式为:
△α=
当第一次方位读数α
>第二次方位读数α
时,方位器差公式为:
△α=
(二)方位器差的处理规定:
当∣△α∣≤0.5°时,经纬仪可以照常使用;
如∣△α∣>0.5°时,应报请上级部门进行调换或修理,但在未调换或修理前,仍应照常使用。
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