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全站仪棱镜基础知识

图为棱镜结构

(1)反射棱镜的作用 反射棱镜(或反射片)作为测距反射镜时，反射棱镜接收全站仪发出的光信号，并将其反射回来。 全站仪发出光信号，接收反射棱镜反射的光信号，计算光信号的相移等，从而间接得到光通过的时间，最终测量出全站仪到反射棱镜。

(2)反射棱镜原理反射棱镜的工作原理实际上就是光的反射和折射定律。 光在同一介质中反射时，其反射角等于入射角； 当光从垂直于两种介质平面的一种介质入射到另一种介质时，不会发生折射。

棱镜的实际应用如图1所示； 棱镜尾部结构为三个正交面（图2所示的A、B、C面），其形状如图2所示； 其原理如图3所示。图3中的直角三角形是反射棱镜尾部结构的横截面，其中一个为90度，A面和B面相互垂直其他。

入射光R1入射到B面，反射光再次入射到A面，最后反射光R2返回，方向与R1相反。 根据光的反射定律，可知如下关系：

即R1和R2并联。 也就是说，反射棱镜可以将光线按原来的路径送回去。

(3)棱镜常数 由于空气的折射率约等于1.0，而玻璃的折射率约等于1.5； 根据公式可以看出，光通过玻璃的速度小于通过空气的速度。

使用全站仪测量仪器与反射棱镜之间的距离时，仪器根据测量显示的距离比实际距离长。 因此，棱镜常数取决于玻璃的折射率和棱镜的厚度（光线穿过的长度）。

假设反射棱镜的顶点在测量点的垂直线上，则棱镜（玻璃材质）折射率的校正值即为棱镜常数。 但由于实际应用中需要固定安装，棱镜的顶点位置并不在测点的垂直线上。

实用棱镜常数（如图4所示）的计算方法如下：

例如，在应用某厂家生产的反射棱镜时，会发现其说明书中有两个标称棱镜常数，即-40和-30； 这是通过增加或减少框架来改变棱镜常数。 其实只是改变了公式中H的值。

(4) 反射棱镜的类型 仪器发射的测距光束会随着通过距离的增加而扩大。 使用反射棱镜时，仪器接收到的返回光量会减少。 在实践中，多个反射棱镜用于远距离测量。 常用的棱镜有：单棱镜； 3个棱镜； 9个棱镜； 简单的棱镜； 基准单棱镜等

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全站仪棱镜常数的确定

全站仪测距棱镜常数的确定方法有“六段法”和“三站法”两种。 下面简单介绍一下“三站法”：

1、在相对平坦的地面上选择A、B、C三个点，使距离大致相等。

2、在A点设站测量两组AC之间的水平距离，每组取5个读数，两组的平均值为Dac。

3. 在C 点设站测量CA 之间的水平距离。 每组读五个读数。 两组的平均值为 Dca。

4、在B点设站，分两组测量BC、BA的水平距离。 每组取五次读数，平均值分别为Dbc和Dba。

5、棱镜常数△=(Dba+Dbc-(Dac+Dca)/2)/2。

6、棱镜的加法常数C=-△。

7、如果是在徕卡全站仪中设置的，原来的徕卡棱镜常数是34.4mm全站仪仪器常数修正全站仪仪器常数修正，那么棱镜常数设置为C。但是这个棱镜本身的棱镜常数是：(C-34.4)mm。

“棱镜常数” 光在反射棱镜中传播的多余时间会使被测距离增加一定值，也就是说光在玻璃中的传播速度比在空气中慢。 通常我们把这个增加的值称为棱镜常数。

通常棱镜常数已在制造商随附的手册或用于测距的棱镜上标明。

使用与全站仪不匹配的反射棱镜时，一定要先确定其棱镜常数。

注意：

1、我们常用的对中杆的棱镜可以前后安装。 即使在不同的安装位置使用相同的定心杆，棱镜常数也不同。

2、全站仪用于野外作业前，应先确定其棱镜常数。