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我想用 tikz 创建带有测量标签的刻度弧

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我想用 tikz 创建带有测量标签的刻度弧

请帮我提供一些如何使用 tikz 创建弧形图表的提示。我尝试过使用以下方法，但我无法继续

    \documentclass[border=4mm]{standalone}
    \usepackage{tikz}
    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
    %for arc and angles
    \usetikzlibrary{calc, angles}
    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
    \begin{document}
    \begin{figure}[H]
    \begin{tikzpicture}
    \foreach \iangle in {35,45,55,70,80,90,105,115,130};
    \draw[green] ([shift={(0,0)}]145:1) arc[radius=9,start angle=30,end 
    angle= 150];
    \draw (0.3,0) arc (0:30:0.3) node at (15:0.5) {$\varphi$};
    \end{tikzpicture}
    \caption{Caption1}
    \label{fig3}
    \end{figure}
    \end{document}

我想复制我在此处附加的图片在此处输入图片描述

答案1

当你在等待 TikZ 的指导时，这里有一个尝试元帖子，展示了循环结构和内联构造的一些特性if..fi以及你可以用suffix变量做什么。我很喜欢这个，我希望它至少可以作为可以做什么的一个例子。

在此处输入图片描述

\RequirePackage{luatex85}
\documentclass[border=5mm]{standalone}
\usepackage{luamplib}
\begin{document}
\mplibtextextlabel{enable}
\begin{mplibcode}
beginfig(1);
    path C, C'; 
    C = subpath(2,0) of fullcircle rotated 45 scaled 640;
    C' = C scaled 1.02;
    numeric p[];
    p1    = 1/8;
    p2    = 2/8;
    p3    = 3/8;
    p.i   = 5/8;
    p.ii  = 6/8;
    p.iii = 7/8;
    p.n   = 9/8;
    p.l  = 10/8;
    p.zz = 13/8;

    for i=  1/64 step 1/64 until   3/64: drawdot point i of C' withpen pencircle scaled 1; endfor
    for i= 29/64 step 1/64 until  35/64: drawdot point i of C' withpen pencircle scaled 1; endfor
    for i= 61/64 step 1/64 until  67/64: drawdot point i of C' withpen pencircle scaled 1; endfor
    for i= 89/64 step 1/64 until  95/64: drawdot point i of C' withpen pencircle scaled 1; endfor
    for i=116/64 step 1/64 until 119/64: drawdot point i of C' withpen pencircle scaled 1; endfor

    forsuffixes $=1,2,3,i,ii,iii,n,l,zz:
        draw point p$ of C -- point p$ of C' withcolor 2/3 blue;
        label.top("$X_{" & 
            if     str $ = "ii" : "i+1" 
            elseif str $ = "iii": "i+2" 
            elseif str $ = "zz" : "n+l-1" 
            else: str $ fi
        & "}$", point 1 of C') rotated (45-45*p$);
    endfor

    draw C;

    vardef mark(suffix a, b)(expr s, T) =
        save arc; path arc;
        arc = subpath(p.a, p.b) of C scaled s;
        interim ahangle  := 180; interim ahlength := 5;
        drawdblarrow arc withcolor 2/3 green;

        save pp; picture pp; 
        pp = thelabel(T rotated angle direction 1/2 of arc, point 1/2 of arc);
        unfill bbox pp; draw pp;
    enddef;

    mark(1, i, 0.95, textext("$Y_1$"));
    mark(2, ii, 0.90, textext("$Y_2$"));
    mark(3, iii, 0.85, textext("$Y_3$"));
    mark(n, zz, 0.95, textext("$Y_n$"));

endfig;
\end{mplibcode}
\end{document}

这是包含在内luamblib以便编译lualatex，或适应普通 MP，或gmp包等。

笔记

  • 我将其定义C为通常fullcircle路径的四分之一，旋转 45° 并反转，以便它顺时针运行，或者从左到右运行。

  • 这条路径C的长度为两个“时间”单位。因此，点 0 是左端，点 1 是中间，点 2 是右端。

  • 路径C'相同，但略微扩大。

  • 该p[]部分定义了我们想要的各个时间C。

  • 前五个循环绘制了一些点。如果这真的很聪明，我会将所有这些值与我刚刚在中定义的值联系起来p...，但事实并非如此。点线可能看起来是直的，但实际上它们是弯曲的。

  • 然后，大部分艰苦的工作都由循环完成forsuffixes。使用字母和数字作为后缀很方便，但也有限制，所以不能将整个表达式作为后缀。因此，为了获得“i+1”等，我使用了一些内联来if测试它们。不是很灵活，但对其中一些来说已经足够好了。

  • 然后用内联宏完成绿线mark。

答案2

在 TikZ 中，圆弧的起点用 给出\draw，而不是圆心。但对于同心圆弧，必须知道圆心。为此\coordinate使用 a，然后使用起始角度和半径计算圆弧的起点。可以使用相同的方法计算径向线的起点和终点。

\begin{tikzpicture}
\coordinate (C) at (0,0);     % center point
\draw[red] (C) circle (0.05) node[right] {center}; % mark the center, just to show it
\draw (C) arc (30:60:1) node[above] {arc starting at center}; % arc starting at center, just to show how an arc is drawn an arc is drawn
\draw[green] ($(C) + (30:9)$) arc (30:150:9); % main arc
% partial arcs and radial lines
\draw ($(C) + (120:8.6)$) arc (120:90:8.6) node[fill=white,inner sep=1pt] at (105:8.6) {$\varphi$};
\draw ($(C) + (120:8.5)$) -- ($(C) + (120:9)$);
\draw ($(C) + (90:8.5)$) -- ($(C) + (90:9)$);
\end{tikzpicture}

在此处输入图片描述

这可以在\foreach循环中自动完成。此处的列表中给出了起始角度、终止角度和到主弧的距离。然后计算其他值。对于标签，使用count选项。\foreach

在此处输入图片描述

完整代码：

\documentclass[border=4mm]{standalone}
\usepackage{tikz}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%for arc and angles
\usetikzlibrary{calc}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\begin{document}
\begin{tikzpicture}
\coordinate (C) at (0,0);        % center point
\pgfmathsetmacro\overlength{0.1} % additional length for radial lines
\pgfmathsetmacro\ticklength{0.2} % length of radial tick
\pgfmathsetmacro\mainradius{9}
\draw[green] ($(C) + (30:9)$) arc (30:150:\mainradius); % main arc

\foreach \startangle/\endangle/\dist[count=\cnt] in {120/90/0.4,110/80/0.8}{%
    \pgfmathsetmacro\midangle{(\startangle+\endangle)/2} % angle for node
    \pgfmathsetmacro\arcradius{\mainradius-\dist}       % radius
    \pgfmathsetmacro\startline{\arcradius-\overlength}  % start of radial line
    \pgfmathsetmacro\tickend{\mainradius+\ticklength}   % end of tick
    \pgfmathsetmacro\cnti{int(\cnt-1)}                  % count for $X_l$
    % arc
    \draw ($(C) + (\startangle:\arcradius)$) arc (\startangle:\endangle:\arcradius) node[fill=white,inner sep=1pt] at (\midangle:\arcradius) {$Y_\cnt$};
    % radial lines
    \draw ($(C) + (\startangle:\startline)$) -- ($(C) + (\startangle:\mainradius)$);
    \draw ($(C) + (\endangle:\startline)$)   -- ($(C) + (\endangle:\mainradius)$);
    % ticks
    \draw ($(C) + (\startangle:\mainradius)$) -- ($(C) + (\startangle:\tickend)$) node[above] {$X_\cnt$};
    \draw ($(C) + (\endangle:\mainradius)$)   -- ($(C) + (\endangle:\tickend)$) node[above] {$\ifnum\cnti=0\relax X_{l}\else X_{l+\cnti}\fi$};
}
% drawing dots
\draw[loosely dotted, very thick] ($(C) + (105:9.15)$) arc (105:95:9.15);
\end{tikzpicture}
\end{document}

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