【精选】光纤的类型和应用

【精选】光纤的类型和应用 光纤的类型和应用,节选, 黄俊华 2.1光纤结构 光纤从内到外由纤芯、包层、一次涂覆和着色层组成，称为光纤的外结构，多模光纤和单模光纤的外结构区别只在于纤芯的尺寸不同，如图2.1.1所示。内结构则主要是指光纤的组份和折射率及其分布状况。 图2.1.1 光纤外结构 2.1.1 纤芯 纤芯位于光纤的中心部位(直径d约9,50微米)，其成份是高纯度的掺杂(如极少1 量的二氧化锗、五氧化二磷等)二氧化硅。掺有少量掺杂剂的目的是使纤芯的折射率(n)1略高于包层的折射率(n)，以建立光传输的条件。 2 2.1.2包层 包层位于纤芯的周围(其直径d约125微米)，其成份是高纯度二氧化硅，其折射率2 (n)即二氧化硅的折射率。在纤芯与包层的界面可以有一层比包层折射率(n)略低的掺22杂(如三氧化二硼)二氧化硅，以利于降低光纤的衰耗。 2.1.3 预涂覆层 光纤的预涂覆层也称为一次涂覆层，所用材料可以是丙烯酸酯、硅橡胶、尼龙或它们的复合，其作用是增加光纤的机械强度与可弯曲性。一般涂敷后的光纤外径约250微米。 2.1.4 着色层 为了在在光缆施工和运行维护中识别纤芯，预涂覆层外用合适的着色剂染上各种颜色。也有在预涂覆材料中直接加入染料的，称为“锁色涂层”，这种光纤不需再着色。着色层厚度通常为5?10微米。 ,略, 2.4.3 光缆中光纤的规格代号 根据我国国标规定，光缆中光纤的规格代号由:光纤数目、光纤类别、光纤主要尺寸参数、传输性能(包括使用波长、衰减系数、模色带宽)及适用温度等五个部分组成，如图2.4.3所示。各组成部分均用代号或数字表示。 图2.4.3 光纤的规格代号组成 (1)光纤数目 光缆中光纤数目用同类别光纤的实际有效阿拉伯数字表示。 (2)光纤类别的代号和意义 J : 二氧化硅系多模渐变型光纤; Z : 二氧化硅系多模准实变型光纤; X : 二氧化硅纤芯塑料包层光纤; T : 二氧化硅系多模实变型光纤; D : 二氧化硅系单模光纤; S : 塑料光纤。 (3)光纤的主要尺寸参数 用阿拉伯数字(含小数点)以微米(μm)为单位表示多模光纤的芯径/包层直径或单模光纤的模场直径/包层直径。 (4)传输性能代号 光纤的传输性能代号由使用波长、损耗系数及模式带宽的代号(a,bb,cc三组数字代号)构成。其中a表示使用波长的代号，规定如下: “1” : 使用波长在0.85μm区域; “2” : 使用波长在1.31μm区域; “3” : 使用波长在1.55μm区域。 “bb” :表示损耗系数的代号，其阿拉伯数字依次为光纤衰减系数值(dB/km)的个 位数和十位数。 “cc” : 表示模式带宽的代号，其阿拉伯数字依次是多模光纤模式带宽数值(MHz.km)的千位数和百位数。单模光纤无此项。 同一光缆中适用于两种及两种以上波长，并具有不同传输性能时，应同时列出各使用波长的规格代号，并用“/”划开。 (5)适用温度代号及其意义 A : 适用于-40?+40?; B :适用于-30?+50?; C :适用于-20?+60?; D :适用于 -5?+60?。 例如，己知缆内某光纤的型号为J50/125(12008)C，其意义: J: 多模渐变型 50/125: 芯径50μm ，包层125μm (1…): 工作波长0.85μm (.20…): 衰减常数2.0dB/km (…08): 带宽800MHz.km C: 环境温度-20-+60? 再例如，已知缆内某光纤的型号为D9/125(208)C，其意义: D: 单模光纤 9/125: 模场直径9μm ，包层μm 125 (2..): 工作波长1.31μm (.08): 衰减系数0.8 dB/km C: 环境温度-20-+60? 2.5光纤的类型和应用 在光纤工业发展早期，光纤的传输窗口主要有两个(0.85和1.31微米)，后来有了第三个传输窗口(1.55微米)。在技术得到发展的今天，在波长1.26至1.68微米范围内，光纤可以传输的窗口有6个(表2.5.1)。利用波分复用(WDM)技术，每个窗口(波段)可同时传输多个信道。 表2.5.1 : 光纤可以利用的波段 波段 O E S C L U 名称 初始波段 扩展波段 短波段 常规波段 长波段 超长波段 波长范围(nm) 1260-1360 1360-1460 1460-1530 1530-1565 1565-1625 1625-1675 按照ITU-T关于光纤的建议，目前可以将光纤分为G.651、G.652、G.653、G.654、G.655和G.656六个大类，有的大类还派生出了几个子类。 国际电工委员会(IEC)也制订了相应的标准，我国光纤国家标准(GB/T)等效采用了IEC规定。 2.5.1 G.651类-多模光纤 G.651类光纤可分别或同时工作在1310nm和1550nm波长上，在1310nm处色散值最小(即带宽最大)，在1550nm处衰减最低。它有两种折射率剖面结构，见图2.5.1和图2.5.2。 图2.5.1 阶跃型折射率分布 图2.5.2 梯度型折射率分布 (1)主要特点和IEC及GB/T的细分 IEC和GB/T又进一步按它们的纤芯直径、包层直径、数值孔径的参数细分为A1a、A1b、A1c和A1d四个子类(表2.5.2)。 表2.5.2: 多模光纤:IEC和GB/T分类 IEC分类 芯径μm 外径μm 数值孔径 A1a 50 125 0.200 A1b 62.5 125 0.275 A1c 85 125 0.275 A1d 100 140 0.316 ,略, 2.5.2 G.652类--常规单模光纤 G.652类光纤也称为非色散位移光纤，是目前应用最广泛的光纤。 G.652类光纤的主要特点是:在1310nm工作波长上，具有较低的衰减和零色散;在1550nm工作波长上，具有最低衰减但有较大的正色散。 G .652 类光 纤的折射率剖率剖面结构见图2.5.3和2.5.4。 图2.5.3 包层折射率匹配型 图2.5.4 包层折射率下陷型 根据色散波长特性，它主要工作在E(1360,1460nm)波段和S(1460,1530 nm)波段;在C(1530,1565nm)波段的色散较大(18ps/km.nm)，很难进行以10Gbit/s及以上的DWDM系统长途传输。 ITU又进一步把G.652类光纤细分为G.652A、G.652B、G.652C和G.652D四个子类。ITU与IEC和GB/T分类对应关系见表2.5.6。 表2.5.6: ITU G.652类与IEC和GB/T对应关系 ITU-T分类 对应IEC和GB/T G.652A B1.1 G.652B B1.1 G.652C B1.3 G.652D B1.1 通常，2.5Gbit/s及以下系统为衰减受限、10Gbit/s及以上系统为色散受限系统。实际上，10Gbit/s及以上系统受限的并不仅是光纤的色度色散，偏振模色散(PMD)的影响更要严重得多，见表2.5.7。 表2.5.7: 偏振模色散、传输速率和传输距离的典型关系 1/20.50 0.20 0.10 偏振模色散ps/(km) : 不作 10 40 10 40 10 40 传输速率 Gbit/s 最高2.5 10(以太网) 400 40 2 3000 80 ?4000 400 传输距离 Km (1) G.652A光纤 在ITU-T2003新版以前，G.652A光纤的参数与G.652(1996版)是最接近的，因为对它的偏振模色散(PMD)性能一直没有要求(包括2000版)。值得注意的是:2003新版中对它的PMD也提出了要求。因而它从原来最高速率2.5Gbit/s变为能支持10Gbit/s系统传输距离达400Km和10Gbit/s以太网40km及40Gbit/s系统传输距离2km。例如: 支持ITU-T G.957规定的SDH传输系统; 支持ITU-T G.691规定的带光放大的STM-16的单通道SDH传输系统; 支持ITU-T G.693规定的10Gbit/s(直到40km)以太网系统和STM-256。 (2) G.652B光纤 G.652B在G.652A的基础上，除了把对衰减的规定延伸到了L波段(1625nm)外， PMD比G .652A的要求高，可支持速率10Gbit/s系统传输距离达3000km以上和40Gbit/s系统传输距离达80km。例如: 支持ITU-T G.957规定的SDH传输系统; 支持ITU-T G.691规定的带光放大的高至STM-64的单通道SDH系统; 支持ITU-T G.692规定的带光放大的高至STM-64的波分复用系统; 支持ITU-T G.693和G.959.1规定对于STM-256的某些应用。 (3) G.652C光纤 G.652C又称为低水峰光纤或城域网专用光纤，它消除了1385nm附近OH根离子吸收的损耗峰(俗称水峰)，使损耗谱平坦，相当于增加了125个信道间隔为100GHz的波长通道。 G.652C具有与G.652A相类似的属性和应用范围，但它在1550nm的衰减更低，并可使用在1360-1530nm间的扩展(E)波段和短波(S)段，增加了可用波长范围，使波分复用信道数大为增加。是城域网应用的较佳选择。 (4)G.652D光纤 G.652D集合了G.552B和G.652C的优点，即与G.652B有相似的属性和应用范围，但衰减要求与G.652C相同，并允许使用在1360?1530nm(E和S波段)。可以预见其在未来城域网应用的广阔前景。 (5) G.652及其子类光纤的主要技术指标 从G.652类光纤在演变和优化进程中:光纤的模场直径、几何尺寸控制趋向于更严格;光纤的筛选应力趋向于更大，即强度要求更高;在光纤的宏弯损耗不变前提下，弯曲半径趋向更小;对光纤的PMD更关注，趋向于更低的PMD;对光纤的使用波段趋向于更宽。 G.652类光纤不同子类的光纤性能是有区别的，应根据使用要求和适用的传输设备来选用适用的子类。 G.652(96版)是最初步的单模光纤，已不能满足日趋发展的通信要求。仅以G.652来定义常规单模光纤是不完整的。 应引起重视的是:利用G.652类光纤开通40Gb/s以上的长途传输，须引入色散补偿，并需要更多的光放大器补偿由此导入的插入损耗。 (6)光纤的PMD(偏振模色散) 在单模传输中，光波的基模含有两个相互垂直的偏振态，理论上以完全相同的速度传播，没有任何延迟。然而，由于光纤事实上不可能绝对均匀且没有任何内在的或外部(如温度、弯曲、扭曲所致的)应力，这些因素引起了这两个正交偏振分量在单位长度中的差分群时延。这就是光纤的PMD(偏振模色散)。 当传输速率较低、距离不大时，PMD对系统的影响微不足道。当速率达10Gb/s及以上时，PMD将成为限止系统性能的因素之一。 2.5.3 G.653-色散位移光纤 IEC和GB/T把G.653光纤分类命名为B2型光纤。 为了充分利用光纤在1550nm波长处的低衰减并克服大的色散，在光纤剖面结构和制造工艺上采取了一些技术措施后，G.653光纤把1310nm处的零色散移到了1550nm处，使低衰减和零色散同时出现并与光放大器的工作波长匹配。图2.5.6是G.653光纤的典型折射率剖面结构。 图2.5.6 典型的色散位移移光纤折射率分布示意图 这种光纤在1550nm波长可不用色散补偿直接开通20Gb/s系统，非常适合于点对点的长距离、高速率的单通道系统。但是，恰恰是1550nm处的零色散造成了四波混频等非线性效应，使波分复用很困难。 2.5.4 G.654-截止波长位移光纤 IEC和GB/T把G.654光纤分类命名为B1.2型光纤。 G.654光纤也称为1550nm性能最佳光纤，与G.653类似，在光纤剖面结构和制造工艺上采取了一些技术措施后，把截止波长移到靠近1550nm(工作波长)的1530nm处，因此它在1310nm处是多模状态。 一般的G.652光纤在1550nm处的V值(归一化频率，见式2.2.3)仅为1.96，而G.654光纤在1550nm处的V值可达2.37，从而在1550nm波长处获得了极低衰减和极好的弯曲性能。图2.5.7是典型的折射率剖面结构。 图2.5.7 典型的G.654光纤折射率分布示意图 这种光纤目前价格较高，主要用于传输距离很长且不能插入有源器件对衰减要求特别高的无中继海底光缆通信系统。 2.5.6 G.655类--非零色散位移光纤 IEC和GB/T把G.655类光纤分类命名为B4类光纤 G.655类光纤也是一种复杂折射率剖面(图2.5.7)的色散位移光纤，不过在感兴趣的1550nm波长附近不再是零色散而是维持一定量的低色散，以抑制四波混频等非线性效应。是目前新一代适用于光放大、高速率(10Gb/s以上)、大容量、密集波分复用(DWDM)传输系统的光纤。 图2.5.7 典型的G.655光纤剖面折射率分布示意图 G.655类光纤根据PMD和色散斜率又进一步细分为G.655A、G.655B和G.655C三个子类。 (1)G.655A光纤 G.655A光纤的参数与G. 655(96版)光纤是最接近的，它工作在C波段，支持速率10Gbit/s为基础、信道间隔不小于200GHz的DWDM系统和10Gb/s单信道TDM系统(STM-64和STM-256)。例如: 支持ITU-T G.691规定的带光放大的单通道SDH系统; 支持速率为STM-64，信道间隔不小于200GHz的ITU-T G.692带光放大器的波分复用系统; 支持ITU-T G.693和G.959.1应用。 (2)G.655B光纤 G.655B光纤的工作波段可在C波段向下延伸到S波段，低色散斜率的还可以向上延伸到L波段。支持速率10Gbit/s为基础、信道间隔100GHz以下的DWDM系统。 例如:支持ITU G.691、G.693和G.959.1的应用且支持信道间隔不大于100GHz(比G.652A更密)的ITU-T G.692密集波分复用系统。 (3)G.655C光纤 G.655C光纤与G.655B光纤属性相类似，但它的PMD比G.655B要低，支持信道间隔100GHz及以下的N×10Gbit/s系绕传输3000km以上或N×40Gbit/s系统传输80km以上。 例如:允许STM-64速率的系统距离比4OOkm长得更多。还允许STM-256速率的G.959.1规定的某些应用。 (4)G.655及其子类光纤的主要技术指标 G.655(1996版和2000版)光纤的截止波长要求不大于1480nm，新标准(2003版)将三类光纤的截止波长均修订为不大于1450nm，从而扩展了单模使用范围。 G.655类光纤在G.652类光纤关注的1310nm波长既不是单模也不考核衰减，所以，各厂商的G.655类光纤在1310nm的参数无相关性。因此不能习惯性地沿用G.652类光纤的方法验收1310和1550nm两个波长，更不可用验收1310nm波长的指标去推断1550nm波长的相关指标。 G.655类光纤不但与G. 652类光纤参数有重大差异，各子类间的差别也较大，主要表现在对色散要求不同。G.655A光纤只考核C波段而G.655B和G.655C还要考核L波段。在某一频点(如1550nm)上的色散值差异较大。 应根据(或将来)使用的波段、信道密集程度和传输速率选用合适的子类，仅以G.655来定义是不明确、不完整的。 2.5.8 色散补偿光纤 自光纤放大器的出现和成熟并成功地投入商业运行以来，光纤损耗己不再是限止光纤线路传输性能和距离的主要因素。 在1550nm工作波长上，G.652类光纤的色散约为17ps/nm.km，G.655类光纤的色散约为4.2,4.5ps/nm.km。当G.655类光纤用于传输2.5Gb/s及以上(如10Gb/s)或G.655类光纤用于10Gb/s及以上(如40Gb/s)的高速率时，传输衰减可由光纤放大器进行补偿，但传输特性将受光纤线路积累的正色散和偏振模色散限止，而光纤放大器对线路中光纤色散导致的脉冲展宽和光纤偏振模色散的影响毫无作为。 色散补偿光纤(Dispersion Compensation fiber，DCF)应运而生，这是一种没有分类号的特殊光纤，也可以把它认为是一种光无源器件。图2.5.9是典型的色散补偿光纤的折射率剖面结构。色散补偿光纤一般为负色散(也有正色散的)。 图2.5.9 典型的色散补偿光纤的折射率剖面结构。 2.5.9 G.656光纤 G.656与G.655类都是非零色散位移光纤，但G.655类光纤通常用于C，L(1530,1625nm)波段或S，C(1460,1565nm)，而新提出的G.656光纤可用于S，C，L(1460,1625nm)波段，因此，G.656光纤被称为《宽带光传输用非零色散单模光纤》。 与G.655C光纤相比，由于在宽阔的S、C和L波段保持非零色散，可至少增加40个信道，能大幅提高传输容量。且模场直径标称值允许范围增大，使应用范围更广。既可适用于长途骨干网，又适用于城域网，可见这种光纤在未来的光传送网中具有广阔的前景。 2.6 小结 (1)通信光纤按传播模式主要分为多模和单模两大类。光纤的外结构由纤芯、包层、一次涂覆和着色层组成，多模光纤和单模光纤的外结构区别只在于纤芯的尺寸不同。内结构则主要是指光纤的组份和折射率及其分布状况。 (2)按国际电信联盟(ITU-T)分类方法，通信光纤分为G.651、G.652、G.653、G.654、G.655和G.656六个大类和若干子类。国际电工委员会(IEC)的分类方法与ITU-T有所不同，我国的相关标准主要采纳了IEC分类方法。 (3)G.651类是多模光纤，IEC和GB/T又进一步按它们的纤芯直径、包层直径、数值孔径的参数细分为A1a、A1b、A1c和A1d四个子类。随着向城域网推进和光纤进大楼、进桌面、进家庭等应用，多模光纤还会有用武之地。 (3)G.652类是常规单模光纤，目前分为G.652A、G.652B、G.652C和G.652D四个子类，IEC和GB/T把G.652C命名为B1.3外，其余的则命名为B1.1。G.652类是目前光纤通信系统中用量最大、用途最广的光纤，不同子类光纤的参数和应用范围是有差异的，因而不宜笼统地提G.652光纤。 (4)G.653光纤是色散位移单模光纤，IEC和GB/T把G.653光纤分类命名为B2型光纤。 G.653光纤适合于点对点的长距离、高速率的单通道系统。但是，1550nm处的零色散造 成了四波混频等非线性效应，使波分复用很困难。 (5)G.654光纤是截止波长位移单模光纤，也称为1550nm性能最佳光纤，IEC和GB/T 把G.654光纤分类命名为B1.2型光纤。主要主要用于传输距离很长且不能插入有源器件 对衰减要求特别高的无中继海底光缆通信系统。 (6)G.655类光纤是非零色色散位移单模光纤，目前分为G.655A、G.655B和G.655C三 个子类，IEC和GB/T把G.655类光纤分类命名为B4类光纤。G.655类是一种复杂折射率 剖面光纤，在1550nm波长附近不再是零色散而是维持一定量的低色散，以抑制四波混频 等非线性效应。是目前新一代适用于光放大、高速率(10Gb/s以上)、大容量、密集波分 复用(DWDM)传输系统的光纤。根据不同子类光纤的参数，G.655类不同子类光纤分别 用于C，L(1530,1625nm)波段或S，C(1460,1565nm)，因而而不宜笼统地提G.652 光纤。 (7)G.656类光纤宽带光传输用非零色散单模光纤，目前IEC和GB/T还未命名。G.656 光纤可用于S，C，L(1460,1625nm)的宽广波段 附录: ITU-T各类光纤主要传输特性 光纤参数 G.652A G.652B G 652C G.652D G.653 G.654 G.655A G.655B G.655C G.656 模 1310 1550 波长nm 场 8.6?9.5 8.6?9.5 7.8~8.5 9.5~10.5 7~11 标称值μm 直 径 ?0.7 ?0.8 ?0.7 公差μm ?1260 ?1270 ?1530 ?1450 光缆截止波长 nm 1300 1525 1530 1460 λnm 色 0 min 度 1324 1575 1550 1565 1565 λ nm 0max 色 Sps/n??km 0max 0.093 ?0.085 ?0.07 散 Dps/nm.km ?3.5 0.1 1.0 2.0 min 系 数 Dps/nm.km ?18 ?3.5 ?20 6.0 10.0 14.0 max ?0.5 ?0.4 - - ?0.55 - 1310nm 衰 - - ?0.4 ?0.4 - - 1310—1625nm 减 ?1310处最大值 - - - - 1383?3nm 系 ?0.4 1460nm 数 ?0.4 ?0.35 ?0.30 ?0.30 ?0.35 ?0.22 ?0.35 1550nm dB/km ?0.4 - - - - ?0.4 1625 nm - 20 光纤段数 M PMD 0.01 概率 Q % 系 1/2?0.5 ?0.2 ?0.5 ?0.2 ?0.5 ?0.2 数 PMDps/(km) Q 《测量学》模拟试卷 一、单项选择题(每小题1 分，共20 分) 得分 评卷人 复查人 在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确的答 案，并将其字母标号填入题干的括号内。 1(经纬仪测量水平角时，正倒镜瞄准同一方向所读的水平方向值理论上应相差(A )。 A 180? B 0? C 90? D 270? 2. 1:5000地形图的比例尺精度是( D )。 A 5 m B 0.1 mm C 5 cm D 50 cm 3. 以下不属于基本测量工作范畴的一项是( C)。 A 高差测量 B 距离测量 C 导线测量 D 角度测量 4. 已知某直线的坐标方位角为220?，则其象限角为(D )。 A 220? B 40? C 南西50? D 南西40? 5. 由一条线段的边长、方位角和一点坐标计算另一点坐标的计算称为(A )。 A 坐标正算 B 坐标反算 C 导线计算 D 水准计算 6. 闭合导线在X轴上的坐标增量闭合差( A )。 A为一不等于0的常数 B 与导线形状有关 C总为0 D 由路线中两点确定 7. 在地形图中，表示测量控制点的符号属于(D )。 A 比例符号 B 半依比例符号 C 地貌符号 D 非比例符号 8. 在未知点上设站对三个已知点进行测角交会的方法称为(A )。 A 后方交会 B 前方交会 C 侧方交会 D 无法确定 9. 两井定向中不需要进行的一项工作是(C )。 A 投点 B 地面连接 C 测量井筒中钢丝长度 D 井下连接 10. 绝对高程是地面点到( C )的铅垂距离。 A 坐标原点 B任意水准面 C 大地水准面 D 赤道面 11(下列关于等高线的叙述是错误的是:(A ) A( 高程相等的点在同一等高线上 B( 等高线必定是闭合曲线，即使本幅图没闭合，则在相邻的图幅闭合 C( 等高线不能分叉、相交或合并 测量学试卷 第 18 页(共 7 页) D( 等高线经过山脊与山脊线正交 12(下面关于非比例符号中定位点位置的叙述错误的是(B ) A(几何图形符号，定位点在符号图形中心 B(符号图形中有一个点，则该点即为定位点 C(宽底符号，符号定位点在符号底部中心 D(底部为直角形符号，其符号定位点位于最右边顶点处 13(下面关于控制网的叙述错误的是(D ) A( 国家控制网从高级到低级布设 B( 国家控制网按精度可分为A、B、C、D、E五等 C( 国家控制网分为平面控制网和高程控制网 D( 直接为测图目的建立的控制网，称为图根控制网 14(下图为某地形图的一部分，各等高线高程如图所视，A点位于线段MN上，点A到点 M和点N的图上水平距离为MA=3mm，NA=2mm，则A点高程为(A ) A( 36.4m M B( 36.6m A C( 37.4m 37 N D( 37.6m 35 36 ,15(如图所示支导线，AB边的坐标方位角为，转折角如图，则CD边,,12530'30''AB A D 的坐标方位角,为( B ) CD100?100? 30 30 130?C B 30 ,,,,7530'30''1530'30''4530'30''2529'30''A( B( C( D( 16(三角高程测量要求对向观测垂直角，计算往返高差，主要目的是(D ) A( 有效地抵偿或消除球差和气差的影响 B( 有效地抵偿或消除仪器高和觇标高测量误差的影响 C( 有效地抵偿或消除垂直角读数误差的影响 D(有效地抵偿或消除读盘分划误差的影响 17(下面测量读数的做法正确的是( C ) A( 用经纬仪测水平角，用横丝照准目标读数 测量学试卷 第 19 页(共 7 页) B( 用水准仪测高差，用竖丝切准水准尺读数 C( 水准测量时，每次读数前都要使水准管气泡居中 D( 经纬仪测竖直角时，尽量照准目标的底部 18(水准测量时对一端水准尺进行测量的正确操作步骤是( D )。 A 对中----整平-----瞄准----读数 A 整平----瞄准----读数----精平 C 粗平----精平----瞄准----读数 D粗平----瞄准----精平----读数 19(矿井平面联系测量的主要任务是( D ) A 实现井上下平面坐标系统的统一 B 实现井上下高程的统一 C 作为井下基本平面控制 D 提高井下导线测量的精度 20( 井口水准基点一般位于( A )。 A 地面工业广场井筒附近 B 井下井筒附近 C 地面任意位置的水准点 D 井下任意位置的水准点 得分 评卷人 复查人 二、填空题(每空2分，共20分) 21水准测量中，为了进行测站检核，在一个测站要测量两个高差值进行比较，通常采用的测量检核方法是双面尺法和 。 22直线定向常用的标准方向有真子午线方向、_____磁北方向____________和坐标纵线方向。 23地形图符号一般分为比例符号、_半依比例符号_________________和不依比例符号。 24 井下巷道掘进过程中，为了保证巷道的方向和坡度，通常要进行中线和____________的标定工作。 25 测量误差按其对测量结果的影响性质，可分为系统误差和_偶然误差______________。 26 地物注记的形式有文字注记、 ______ 和符号注记三种。 27 象限角的取值范围是: 0-90 。 28 经纬仪安置通常包括整平和 对中 。 29 为了便于计算和分析，对大地水准面采用一个规则的数学曲面进行表示，这个数学曲面称为 参考托球面 。 测量学试卷 第 20 页(共 7 页) 。 30 光电测距仪按照测量时间的方式可以分为相位式测距仪和 差分 三、名词解释(每小题5分，共20分) 得分 评卷人 复查人 31(竖盘指标差 竖盘分划误差 32(水准测量 利用水准仪测定两点间的高差 33(系统误差 由客观原因造成的具有统计规律性的误差 34(视准轴 仪器望远镜物镜和目镜中心的连线 四、简答题(每小题5分，共20分) 得分 评卷人 复查人 35(简述测回法测量水平角时一个测站上的工作步骤和角度计算方法。 对中，整平，定向，测角。观测角度值减去定向角度值 测量学试卷 第 21 页(共 7 页) 36(什么叫比例尺精度,它在实际测量工作中有何意义, 图上0.1毫米在实地的距离。可以影响地物取舍 37(简述用极坐标法在实地测设图纸上某点平面位置的要素计算和测设过程。 38(高斯投影具有哪些基本规律。 测量学试卷 第 22 页(共 7 页) 得分 评卷人 复查人 五、计算题(每小题10分，共20分) 39(在1:2000图幅坐标方格网上，量测出ab = 2.0cm, ac = 1.6cm, ad = 3.9cm, ae = 及其坐标方位角α。 5.2cm。试计算AB长度DABAB 1800 A d b B a 1600 c e 1200 1400 40(从图上量得点M的坐标X=14.22m, Y=86.71m;点A的坐标为X=42.34m, MMAY=85.00m。试计算M、A两点的水平距离和坐标方位角。 A 测量学试卷 第 23 页(共 7 页) 测量学 标准答案与评分说明 一、 一、 单项选择题(每题1分) 1 A; 2 D; 3 C; 4 D; 5 A; 6 C; 7 D; 8 A; 9 C; 10 C; 11 A;12 D;13 B;14 A; 15 B;16 A;17 C;18 D; 19 A;20 A 二、 二、 填空题 (每空2分，共20分) 21 变更仪器高法 22 磁北方向 23 半依比例符号(或线状符号) 24(腰线 25(偶然误差 26(数字注记 27 大于等于0度且小于等于90度(或[0?, 90?]) 28 对中 29 旋转椭球体面 30 脉冲式测距仪 三、 三、 名词解释(每题5分，共20分) 31竖盘指标差:在垂直角测量中，当竖盘指标水准管气泡居中时，指标并不恰好指向其正 确位置90度或270度，而是与正确位置相差一个小角度x, x即为竖盘指标差。 32 水准测量:利用一条水平视线并借助于水准尺，测量地面两点间的高差，进而由已知点 的高程推算出未知点的高程的测量工作。 33 系统误差:在相同的观测条件下，对某量进行了n次观测，如果误差出现的大小和符号 均相同或按一定的规律变化，这种误差称为系统误差。 34视准轴:望远镜物镜光心与十字丝中心(或交叉点)的连线。 四、 四、 简答题(每题5分，共20分) 35 (1)在测站点O上安置经纬仪，对中，整平 (1分) (2)盘左瞄准A点，读数L，顺时针旋转照准部到B点，读数L，计算上半测回AB角度O=L-L; 1BA (2分) (3)旋转望远镜和照准部，变为盘右方向，瞄准B点读数R，逆时针旋转到A点，B读数R，计算下半测回角度O=R-R; A2BA (3分) (4)比较O和O的差，若超过限差则不符合要求，需要重新测量，若小于限差，则12 取平均值为最终测量结果 O = (O+O)/2 12 (5分) 36 图上0.1mm对应的实地距离叫做比例尺精度。 (3分) 测量学试卷 第 24 页(共 7 页) 其作用主要在于:一是根据地形图比例尺确定实地量测精度;二是根据地形图上需要表示地物地貌的详细程度，确定所选用地形图的比例尺。 (5分) 37 要素计算:从图纸上量算待测设点的坐标，然后结合已有控制点计算该点与控制点连线之间的方位角，进而确定与已知方向之间所夹的水平角，计算待测设点到设站控制点之间的水平距离。 (3分) 测设过程:在设站控制点安置经纬仪，后视另一控制点，置度盘为0度，根据待定方向与该方向夹角确定方向线，根据距离确定点的位置。 (5分) 38 高斯投影的基本规律是: 中央子午线的投影为一直线，且投影之后的长度无变形;其余子午线的投(1) (1) 影均为凹向中央子午线的曲线，且以中央子午线为对称轴，离对称轴越远，其长度变形也就越大; (2) (2) 赤道的投影为直线，其余纬线的投影为凸向赤道的曲线，并以赤道为对称轴; (3) (3) 经纬线投影后仍保持相互正交的关系，即投影后无角度变形; (4) (4) 中央子午线和赤道的投影相互垂直。 评分说明:答对一条得2分，答对三条即可得满分。 五、 五、 计算题(每题10分，共20分) 39 bd = ad – ab = 1.9cm， 因此?X = -38m; ce = ae – ac = 3.6cm, 因此?Y = -72m; (3分) (或由图根据比例尺和距离计算A、B两点的坐标) 因此距离为:81.413m (6分) AB的方位角为:242?10′33″ (10分) (方位角计算应说明具体过程，过程对结果错扣2分) 40 ?X = X – X = 28.12m, ?Y = Y – Y = -1.71m (2分) AMAM221/2 距离d = (?X + ?Y)= 28.17m (5分) 方位角为:356 ?31′12″ (应说明计算过程与主要公式) (10分) 可通过不同方法计算，如先计算象限角，再计算方位角。 说明:在距离与方位角计算中，算法公式对但结果错各1分 测量学试卷 第 25 页(共 7 页)