在多齒分度臺上研究水準(zhǔn)儀補償誤差的檢測方法

李亞娟，閔學(xué)鵬，王文濤

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在多齒分度臺上研究水準(zhǔn)儀補償誤差的檢測方法

李亞娟，閔學(xué)鵬，王文濤

（中國地震局第二監(jiān)測中心，陜西 西安 710054）

采用了多齒分度臺對自動安平水準(zhǔn)儀補償誤差的檢測方法做了研究與分析。在相同條件下，對Ni002、Trimble DiNi、DNA03三種水準(zhǔn)儀進(jìn)行了補償誤差單目標(biāo)方法和雙目標(biāo)方法的比測。結(jié)果表明，要真實檢測出水準(zhǔn)儀的補償誤差值，必須采用雙目標(biāo)的方法，也可在原有的單目標(biāo)設(shè)備條件下，借助于多齒分度臺進(jìn)行檢測。

補償誤差；多齒分度臺；單目標(biāo)法；雙目標(biāo)法

1 引言

補償誤差是自動安平水準(zhǔn)儀的一項重要技術(shù)指標(biāo)，它直接影響儀器的可靠性與準(zhǔn)確度。在補償范圍內(nèi)，儀器處于傾斜狀態(tài)時，通過補償元件對儀器的豎軸傾斜量進(jìn)行補償，保持儀器望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸位置不變，補償元件對儀器豎軸傾斜量的未完全補償，即稱為“補償誤差”。準(zhǔn)確測得自動安平水準(zhǔn)儀的補償誤差值是計量檢定人員和維修人員的重要工作。

2 補償誤差的檢測方法

目前水準(zhǔn)儀檢定依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是《水準(zhǔn)儀檢定規(guī)程》（JJG 425—2003），規(guī)程中補償誤差的檢測方法有兩種，即單目標(biāo)法和雙目標(biāo)法。

2.1 無測微器儀器（DSZ3級）補償誤差的檢測（單目標(biāo)法）

將被檢儀器整平在微傾臺上，對準(zhǔn)測微光管，使儀器十字絲與測微光管橫絲吻合。旋轉(zhuǎn)微傾臺縱向測微器，每次按約等于2′角值微傾，在補償工作范圍內(nèi)，從先+～﹣，后﹣～+的順序進(jìn)行檢定。每傾斜一個角值時，用測微光管照準(zhǔn)儀器十字絲讀數(shù)2次，取平均值，求得儀器縱向補償誤差α，同理，用微傾臺橫向測微器按上述操作，求得儀器橫向補償誤差β，分別取各方向的最大偏差值作為檢定結(jié)果。計算公式為：

△=（α）max·λ0.

△=（β）max·λ0.（3）

式（3）中：0為測微平行光管測微器格值。

2.2 有測微器儀器（DSZ1、DSZ05）補償誤差的檢測（雙目標(biāo)法）

A、B —可調(diào)焦光管；C—被檢儀器；E—兩維微傾臺。

用縱向微傾臺手輪，將儀器向A目標(biāo)傾斜一個+′角后照準(zhǔn)A、B目標(biāo)進(jìn)行讀數(shù)；然后向A目標(biāo)傾斜一個﹣′角后照準(zhǔn)A、B目標(biāo)進(jìn)行讀數(shù)。傾斜的角度按儀器圓氣泡標(biāo)稱角值8′/2 mm而定，不足8′的按出廠給出的補償范圍指標(biāo)而定。則被檢儀器豎軸縱向傾斜后A、B兩目標(biāo)高差為：

將微傾臺縱向傾角歸零，用橫向手輪按上述操作方法，得出儀器豎軸橫向傾斜后A、B兩目標(biāo)高差為：

儀器的補償誤差計算公式為：

式（4）（5）中：△±α、△±β為儀器補償誤差，″；為A、B兩目標(biāo)的間距，m；為系數(shù)，206 265″。

數(shù)字水準(zhǔn)儀補償誤差的檢定方法與第二種方法相同，A、B兩專用可調(diào)焦光管分劃板為條碼分劃。

3 測試方案

多齒分度臺是一種高精度的角位移設(shè)備，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，復(fù)位精度高，可作為定角度分度。將儀器安置在配有多齒分度臺的檢定臺上，儀器的軸隨著多齒分度臺的移動而移動，在移動到8個不同位置（0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°）時，分別用儀器照準(zhǔn)光管目標(biāo)觀測儀器在豎軸鉛垂、豎軸縱向分別傾斜±8′、豎軸橫向分別傾斜±8′狀態(tài)下的視線高，連續(xù)觀測6次。

根據(jù)單目標(biāo)方法中公式（1）和（2）直接計算出儀器在8個不同位置處各個方向的補償誤差值。

根據(jù)雙目標(biāo)方法可知，檢定補償誤差需要有相對180°放置的A、B兩個目標(biāo)，現(xiàn)可把儀器在0°、45°、90°、135°位置處的測試作為A目標(biāo)，儀器在180°、225°、270°、315°位置處的測試分別作為相對應(yīng)的B目標(biāo)，由此測試方案即得到了0°~180°、45°~225°、90°~270°、135°~315°這4組雙目標(biāo)方法的測試數(shù)據(jù)。根據(jù)雙目標(biāo)方法的公式（4）和（5）可計算得到4組補償誤差值。

為了使測試結(jié)果更具有說服力，儀器選用精度較高且廣泛應(yīng)用于一等水準(zhǔn)測量的蔡司Ni002光學(xué)水準(zhǔn)儀、天寶Trimble DiNi數(shù)字水準(zhǔn)儀和徠卡DNA03數(shù)字水準(zhǔn)儀分別進(jìn)行測試。

4 對比測試結(jié)果

按照上面的測試方案，在同一環(huán)境、同一水準(zhǔn)儀標(biāo)準(zhǔn)裝置、同一觀測人員等條件下，對3種水準(zhǔn)儀進(jìn)行補償誤差測試。測試結(jié)果表明，不論是光學(xué)水準(zhǔn)儀還是數(shù)字水準(zhǔn)儀按照單目標(biāo)方法檢測時，儀器在不同的位置上補償誤差的結(jié)果是不同的，每個位置上偏前方向和偏后方向大小相同，符號相反，偏左方向與偏右方向大小相同，符號相反；3種儀器按照雙目標(biāo)的方法檢測時，各得到的四組儀器補償誤差結(jié)果基本是一致的，每個方向上最大偏差在0.03.

盡管儀器按照單目標(biāo)方法在不同的位置處的補償誤差值不同，但三臺儀器的測試結(jié)果都具有一些共同點：儀器在0°和270°兩個位置上的偏前和偏后方向的補償誤差相同，90°和180°兩個位置上偏前和偏后方向的補償誤差相同，45°和225°兩個位置上偏前和偏后方向的補償誤差相同，且與雙目標(biāo)的結(jié)果一致，135°和315°兩個位置上，偏前和偏后方向的補償誤差分別是8組結(jié)果中最大或最小的。儀器在0°和90°兩個位置上的偏左和偏右方向的補償誤差相同，180°和270°兩個位置上偏左和偏右方向的補償誤差相同，135°和315°兩個位置上偏左和偏右方向的補償誤差相同，且與雙目標(biāo)的結(jié)果一致，45°和225°的兩個位置上，偏左和偏右方向的補償誤差分別是8組結(jié)果中最大或最小的。

根據(jù)上面的結(jié)論和雙目標(biāo)的計算公式可知，單目標(biāo)方法與雙目標(biāo)方法檢測結(jié)果不一致的主要原因是儀器整平在檢定臺后，儀器轉(zhuǎn)向不同的位置時，豎軸在同樣的傾斜狀態(tài)下，儀器視準(zhǔn)線的變化量是不同的。但按照雙目標(biāo)方法檢測得到的每組補償誤差結(jié)果卻是相同的。

5 結(jié)論

本文采用了多齒分度臺裝置，使用一個光管模擬了雙目標(biāo)檢測方法，并且同時檢測得到了4組補償誤差值，結(jié)果表明，不論儀器處于任何位置，按照雙目標(biāo)方法檢測得到的結(jié)果都是相同的，這種方法的測量模式與野外水準(zhǔn)測量的模式相同，能真正反映出儀器的補償誤差對實際測量結(jié)果的影響程度，所以雙目標(biāo)的檢測方法是比較科學(xué)合理的。

2095－6835（2019）07－0132－02

TH761.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.07.132

〔編輯：王霞〕