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详解全站仪棱镜的常数及测定方法

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全站仪棱镜常基本知识

图为棱镜结构图

（1）反射棱镜的作用在利用反射棱镜(或者反射片)作为反射物进行测距时，反射棱镜接收全站仪发出的光信号，并将其反射回去。全站仪发出光信号，并接收从反射棱镜反射回来的光信号，计算光信号的相位移等，从而间接求得光通过的时间，最后测出全站仪到反射棱镜的距离。

（2）反射棱镜的原理反射棱镜的工作原理实际上是光的反射定律和折射定律。光在相同介质中发生反射时，其反射角和入射角相等；光由一种介质垂直两介质平面入射到另一种介质时，不会发生折射。

实际应用的棱镜如图1；棱镜尾部的结构为三面正交（图2所示A、B、C面），其形状如图2；原理如图3。图3中直角三角形为反射棱镜尾部结构的一个断面，其中一角度为90度，A面和B面相互垂直。

入射光R1入射到面B面上，其反射光再入射到面A上，最后有反射光R2返回，其方向与R1的方向互逆。根据光的反射定律可以知道以下关系：

即R1和R2是平行的。就是说反射棱镜能够将光按照原路发射回去。

（3）棱镜常数由于空气的折射率近似等于1.0，而玻璃的折射率大约等于1.5；根据公式 可知光通过玻璃时的速度比通过空气时的要小。

用全站仪测量仪器到反射棱镜之间的距离时，仪器根据测量显示的距离比实际的距离要长。因此，棱镜常数取决于玻璃的折射率和棱镜的厚度（光通过的长度）。

假设反射棱镜顶点在测点的铅直线上，那么棱镜（玻璃材料）折射率的改正值就是棱镜常数。但实际应用中由于安装固定的需要，棱镜的顶点位置不在测点的铅直线上。

实际应用的棱镜常数的计算(如图4)方法如下：

例如某厂家制造的反射棱镜在应用时会发现其说明书中标称的棱镜常数有两种即－40和－30；这是通过增加或减少一只外框来改变棱镜常数的。实际上就是改变了 式中H的数值而已。

(4) 反射棱镜的种类从仪器发出的测距光束会随其通过的距离增大而出现扩大光束。在采用一个反射棱镜时，仪器接收到的返回光量会减弱。实际应用中在进行长距离测量时使用多个反射棱镜。常用的棱镜有：单棱镜；3棱镜；9棱镜；简易棱镜；标杆单棱镜等。

全站仪棱镜常数的测定

全站仪的测距棱镜常数的确定其方法有“六段法”和“三站法”两种，现简要介绍“三站法”：

1、在较为平坦的地面选择三点A、B、C，并使其间距大致相同。

2、在A点设站测量AC间的水平距离两组，每一组读数五次，两组平均数为Dac。

3、在C点设站测量CA间的水平距离两组，每一组读数五次，两组平均数为Dca。

4、在B点设站测量BC、BA间的水平距离各两组，每一组读数五次，其平均数分别为Dbc和Dba。

5、棱镜常数△＝（Dba＋Dbc－（Dac＋Dca）/ 2）/2。

6、棱镜加常数为C＝－△。

7、假如在徕卡全站仪里面设置，徕卡本来原配棱镜常数为34.4mm，那么，此棱镜常数就设置为C。但是此棱镜自身的棱镜常数则为：（C-34.4）mm。

《棱镜常数》光在反射棱镜中传播所用的超量时间会使所测距离增大某一数值，也就是说光在玻璃中的传播速度要比空气中慢，通常我们称这增大的数值为棱镜常数。

通常棱镜常数已在生产厂家所附的说明书上或棱镜上标出，供测距时使用。

当使用于全站仪不配套的反射棱镜时，务必首先确定其棱镜常数。

注意：

1、我们常用的对中杆的棱镜可以从正面和反面安装。安装位置不同，即使使用同一对中杆的棱镜常数也不相同。

2、全站仪用于外业作业前，应首先确定其棱镜常数。

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