随着电子技术的发展，电子经纬仪的出现，标志着测角工作向自动化迈出了新的一步。它由精密光学器件、机械器件、电子扫描度盘、电子传感器和微处理机等组成，采用光电测角代替光学测角。它的外形和结构与光学经纬仪基本相似，但测角和读数系统有很大的区别。它利用光电转换原理，微处理器自动对度盘进行读数并显示于读数屏幕，使观测时操作简单，避免产生读数误差。电子经纬仪能自动记录、储存测量数据和完成某些计算，还可以通过数据通讯接口直接将数据输入计算机。电子经纬仪是采用光电扫描度盘和自动显示系统，主要有编码度盘测角、光栅度盘测角以及格区式度盘动态测角3种。

图3-28　编码度盘测角原理

1）编码度盘测角原理

编码度盘就是在光学圆盘上刻制多道同心圆环，每一个同心圆环称为一个码道。编码度盘属于绝对式度盘，即度盘的每一个位置均可读出绝对的数值。如图3-28所示为一编码度盘。整个圆盘被均匀地分成16个扇形区间，每个扇形区间由里到外分成四个环带，称为四条码道。图中黑色部分表示透光区，白色部分表示不透光区。这样通过各区间的四条码道的透光和不透光，即可由里向外读出4位二进制数来。

在编码度盘的一侧安有光源，另一侧直接对着光源安有光传感器，电子测角就是通过光传感器来识别和获取度盘位置信息的。当光线通过度盘的透光区并被光传感器接受时表示为逻辑0，当光线被挡住而没有被光传感器接受时表示为逻辑1。因此当望远镜照准某一方向时，度盘位置信息通过各码道的传感器，再经光电转换后以电信号输出，这样就获得了一组二进制代码；当望远镜照准另一方向时，又获得一组二进制代码。有了两组方向代码，就得到了两方向间的夹角。

2）光栅度盘及其测角原理

图3-29　光栅度盘测角原理

光栅度盘是指在度盘圆环径向上刻上许多均匀分布的透明和不透明的刻线，构成等间隔的明暗条纹——光栅。通常光栅的刻线宽度与缝隙宽度相同，两者之和称为光栅的栅距。栅距所对应的圆心角即为栅距的分划值。如在光栅度盘上下对应位置安装照明器和光电接收管，光栅的刻线不透光，缝隙透光，即可把光信号转换为电信号。当照明器和接收管随照准部相对于光栅度盘转动，由计数器计出转动所累计的栅距数，就可得到转动的角度值。因为光栅度盘是累计计数的，所以，通常称这种系统为增量式读数系统。仪器在操作中会顺时针转动和逆时针转动，因此，计数器在累计栅距数时也有增有减。例如在瞄准目标时，如果转动过了目标，当反向回到目标时，计数器就会减去多转的栅距数。所以，这种读数系统具有方向判别的能力，顺时针转动时就进行加法计数，而逆时针转动时就进行减法计数，最后结果为顺时针转动时相应的角值。

光栅度盘的栅距就相当于光学度盘的分划，栅距越小，则角度分划值越小，即测角精度越高。例如在直径80mm的光栅度盘上，刻划有12500条细线，栅距分密度为50条/mm，要想再提高测角精度，必须对其作进一步的细分。然而，这样小的栅距，再细分实属不易。所以，在光栅度盘测角系统中，采用了莫尔条纹技术进行测微。

所谓莫尔条纹，就是将两块密度相同的光栅重叠，并使它们的刻划线相互倾斜一个很小的角度，此时便会出现明暗相间的条纹，这样，就可以对栅距进一步细分，以达到提高测角精度的目的。如图3-30所示。(www.daowen.com)

图3-30　莫尔条纹

图3-31　动态测角原理

3）动态测角原理

动态测角系统也称作光电扫描测量系统，测角时度盘由马达带动以额定转速不停地旋转，然后由光栅扫描产生电信号取得角值。度盘刻有1024个分划，两条分划条纹的角距为φ，内含一条黑色反射线和一个白色空隙，相当于不透光区和透光区，在度盘的外缘，装有与基座相固联的固定检测光栅LS，相当于光学经纬仪度盘的零位，在度盘的内缘装有随照准部转动的活动检测光栅LR，如图3-31所示。φ表示望远镜照准某方向后LS和LR之间的角度，计取通过两指示光栅间的分划信息，即可求得角值。

由图3-31可以看出：φ＝nφ0＋Δφ即φ角等于n个整分划间隔φ0和不足一个整分划间隔Δφ之和。它是通过测定光电扫描的脉冲信息nT0＋ΔT＝T，n分别由粗测和精测同时获得。

（1）粗测

粗测只求φ0的个数n，即测定通过LS和LR给出的脉冲计数nT0求得φ0的个数n。在度盘的同一径向的外、内缘上设有两个标记a和b，度盘旋转时，从标记a通过LS时起，计数器开始记取整数间隔φ0的个数，当另一标记b通过LR时计数器停止记数，此时计数器所得到的数值即为φ0的个数n。

（2）精测

精测即测量Δφ。通过光栅LS和LR分别产生两个信号S和R，Δφ可由S和R的相位差求得。精测开始后，当某一分划通过LS时开始精测计数，记取通过的计数脉冲的个数，一个脉冲代表一定的角度值，当另一个分划通过LR时停止计数。由计数器中所计得的数值即可求得Δφ，度盘一周有1024个间隔，每一个间隔计一次Δφ的数，则度盘转一周可测得1024个Δφ，取平均值可得最后的Δφ。测角精度完全取决于精测的精度。

通常在度盘对径位置的两端各安置一个检测光栅，用来消除光栅盘的偏心差。