电子经纬仪的检定及误差分析
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经纬仪使用16个误差及应对措施
一、仪器误差
1、水平度盘刻划不均匀误差;
应对措施:采用在各测回间变换水平度盘位置观测,取各测回平均值的方法,可以减弱。
2、水平度盘的偏心差
应对措施:采用盘左、盘右观测取平均值的方法,可以消除此项误差的影响。
3、视准轴不垂直于横轴
4、水平轴不垂直于竖轴
应对措施:采用盘左、盘右观测取平均值的方法,可以消除此项误差的影响。
5、仪器竖轴倾斜误差
注意:无法采用一定的观测方法加以消除。
在经纬仪使用之前应严格检校仪器竖轴与水准管轴的垂直关系。
二、观测误差
1、仪器对中误差
△β与偏心距e成正比;
与测站点到目标的距离D成反比;
△β与水平角β′和偏心角θ的大小有关,当β′=180˚,θ=90˚时,△β最大。
2、目标偏心误差
产生原因:观测标志倾斜或没有立在目标点中心的。
目标偏心误差对水平角观测的影响与偏心距e成正比,与距离D成反比。
观测时尽量瞄目标底部。
3、整平误差
整平误差是指安置仪器时竖轴不竖直的误差。
应注意水准管轴与竖轴垂直的检校和使用中的整平。
4、瞄准误差→消除视差
5、读数误差≤±6″
三、外界条件的影响
1、松软的土壤和风力影响仪器的稳定;
2、日晒和环境温度的变化;
3、太阳照射地面产生热辐射引起大气层密度变化;
4、目标影像的跳动;
5、大气透明度低时目标成像不清晰;
6、视线太靠近建、构筑物时引起旁折光;
应对措施:选择有利的观测时间,避开不利的观测条件。
经纬仪全站仪水准仪误差分析和校准Leica SUR John Shao一、误差分类1、仪器构造误差1)视准轴误差的影响,盘左盘右观测的平均值可抵消该误差。
2)横轴不水平误差的影响,盘左盘右观测的平均值可抵消该误差。
3)纵轴误差的影响(1) 纵轴误差的影响不仅随观测目标的垂直角的增大而增大,而且与横轴所处的方向有关;(2) 盘左盘右取平均不能消除该项误差。
4)照准部偏心差的影响在度盘对径方向上读取读数而取平均值的方法及盘左、盘右读数的平均值都可消除该项误差的影响。
5)其他仪器误差的影响 度盘刻划不均匀误差,竖盘指标差。
2、与观测者有关的误差1)仪器对中误差2)目标偏心误差3)照准误差4)读数误差3、与外界条件有关的误差1)温度的变化2)大风的影响3)大气折光4)大气透明度5)地面稳定性二、经纬仪误差分析:有六项主要误差,即:(1)安平水准器轴垂直于竖轴误差;(2)十字丝竖丝与铅垂线平行误差;(3)视准轴垂直于横轴误差;(4)横轴垂直于竖轴误差——i角误差;(5)竖盘指标差误差;(6)2C误差。
(7)光学对中器的检校(8)圆水准器的检校(次 要)前六项主要误差校正,是在不存在度盘偏心差前提下进行的、否则需先校正度盘偏心差。
(1)如何校正安平水准器轴垂直于仪器竖轴误差检验:初步整平仪器,转动照准部使水准管平行于一对脚螺旋连线,转动这对脚螺旋使气泡严格居中;然后将照准部旋转180˚,如果气泡仍居中,则说明条件满足,如果气泡中点偏离水准管零点超过一格,则需要校正。
校正:先转动脚螺旋,使气泡返回偏移值的一半,再用校正针拨动水准管校正螺钉,使水准管气泡居中。
如此反复检校,直至水准管旋转至任何位置时水准管气泡偏移值都在一格以内。
(2)十字丝竖丝与铅垂线平行误差检验 :用十字丝交点瞄准一清晰的点状目标P,转动望远镜微动螺旋,使竖丝上、下移动,如果P点始终不离开竖丝,则说明该条件满足,否则需要校正。
十字丝竖丝与铅垂线平行的检验校正:旋下十字丝环护罩,用小螺丝旋具松开十字丝外环的4个固定螺钉,转动十字丝环,使望远镜上、下微动时,P 点始终在竖丝上移动为止,最后旋紧十字丝外环固定螺钉。
经纬仪误差分析经纬仪三轴误差:经纬仪的三轴(视准轴、水平轴、垂直轴)之问在测角时应满足视准轴与水平轴正交,水平轴与垂直轴正交,垂直轴与测站铅垂线一致。
当这些关系不能满足时,将分别引起视准轴误差、水平轴倾斜误差、垂直轴倾斜误差。
1、视准轴误差(C):视准轴误差是指视准轴与水平轴的不正交误差,在望远镜的安装过程中容易出现这种误差,视准轴误差主要影响水平方向观测值。
2、消除的方法:取盘左与盘右的中数可以消除视准轴误差的影响。
水平轴倾斜误差:当仪器置平时,若横轴垂直于竖轴,则望远镜视准轴绕横轴旋转所划之圆切面为铅垂面,否则该圆切面与铅垂方向会产生一个夹角,称之i角误差。
1、测定的方法:在望远镜纵转前后,同一方向上的盘左和盘右的观测值之差2、取盘左和盘右读数的中数,可以消除水平轴倾斜误差对观测方向值的影响。
垂直轴倾斜误差:当仪器三轴间的关系均已正确由于仪器未严格整置水平,而使仪器垂直轴偏离测站铅垂线一个微小的角度v 称为垂直轴倾斜误差。
垂直轴倾斜误差对观测方向值的影响特性:1、垂直轴倾斜的方向和大小,不随照准部转动而变化,所引起的水平轴倾斜方向在望远镜纵转前后是相同的(即的正负号不变),因而,对任一观测方向不能期望通过盘左和盘右观测取中数而消除其误差影响。
2、垂直轴倾斜误差对观测方向值的影响,不仅与垂直轴倾斜量、观测目标的垂直角有关,而且随观测方向方位的不同而不同。
消除的方法及减弱的措施:1、观测前要精密整平仪器,观测过程中要经常注意照准部水准器是否居中,其气泡偏离中央不得超出一格。
否则,应停止观测,重新整置仪器水平。
2、在一站的观测过程中,适当的增加重新整平仪器的次数,以便改变垂直轴倾斜的方向,使其对观测结果的影响具有偶然性。
电子经纬仪的检定与误差解析电子经纬仪不仅能作为测角仪器单独完成测量工作,还能与电子手簿、激光测距仪等组成全站仪,或与激光测距机、卫星定位仪、陀螺仪等组成测地系统。
本文详细分析了电子经纬仪的误差成因,旨在提高电子经纬仪的测量精度。
标签:电子经纬仪;鉴定范围;误差解析计算机技术与微电子技术的快速发展,为传统测绘仪器带来了革命性的变化,电子经纬仪正是在这种科技的冲击下而诞生的一种测量仪器,被广泛应用在建筑、军事等行业,极大提高了现代测绘技术水平。
1.电子经纬仪电子经纬仪是一款集光学、电子、机械、计算为一体的高精度光学测量仪器,其在光学经纬仪的基础上增加了自动化智能技术、滤波技术以及电子细分控制技术等,能够对测量数据进行智能读取,除被广泛应用在公路、铁路、水利等工程的测量中,还可以用于大型建筑、设备的实地安装地形测量。
常见的电子经纬仪主要由:照准部、望远镜、测微器系统、水准器、基座及脚螺旋、光栅盘或光学码盘、读数面板、光学对点器,九大部分组成,具有较高的抗振能力、稳定性、可靠性,以及耗电小、寿命长、温度影响小等优点,适用于各种地形测量、地籍测量、工程测量。
2.进行电子经纬仪检定的主要内容电子经纬仪是在光学经纬仪基础发展而来,为进一步提升其精确度,我们应熟悉并掌握电子经纬仪的检定工作内容。
1)水准器轴与竖轴的垂直度;2)望远镜竖丝铅垂度;3)望远镜视轴对横轴的垂直度;4)横轴误差;5)照准差;6)竖轴误差;7)光学对中器视轴与竖轴重合度;8)望远镜调焦视轴变动误差;9)一测回水平方向标准偏差。
3.电子经纬仪的误差分析电子经纬仪主要用于边角的角度测量,测量误差是比照国家标准仪器精度来判断的,而国家标准仪器精度指的是一测回水平方向的标准误差。
在對电子经纬仪进行误差测量时,需要首先将电子经纬仪的望远镜对准实现选取的目标点A,获得对应角度的测量数值,然后对转目标点B,继续获得相应角度的测量数值,A、B两点测量数值间的误差为目标点间的夹角。
经纬仪测量误差分析水平角测量误差1.仪器误差仪器误差的来源可分为两方面。
一是仪器制造加工不完善的误差,如度盘刻划的误差及度盘偏心差等。
前者可采用度盘不同位置进行观测(按180°/n计算各测回度盘起始读数)加以削弱;后者采用盘左盘右取平均值予以消除。
其次是仪器校正不完善的误差,其视准轴不垂直于横轴及横轴不垂直于竖轴的误差,可采用盘左盘右取平均值予以消除。
但照准部水准管不垂直于竖轴的误差,不能用盘左盘右的观测方法消除。
因为,水准管气泡居中时,水准管轴虽水平,竖轴却与铅垂线间有一夹角θ,水平度盘不在水平位置面倾斜一个θ角,用盘左盘右来观测,水平度盘的倾角θ没有变动,俯仰望远镜产生的倾斜面也未变,而且瞄准目标的俯仰角越大,误差影响也越大,因此测量水平角时观测目标的高差较大时,更应注意整平。
2.观测误差(1)对中误差观测时若仪器对中不精确,致使度盘中心与测站中心O不重合而偏至O′,OO′的距离e称为测站偏心距,此时测得的角值β′与正确角值β之差△β′即为对中不良所产生的误差,由图可知:△β=β-β′=δ1+δ2。
因偏心距e是一小值,故δ1和δ2应为一小角,于是把e近似地看作一段小圆弧,所以得:△β=δ1+δ2=ep〞(1/d1+1/d2)式中:d1、d2——水平角两边的边长;e——测站偏心距;p〞=206265″。
由上式可知,对中误差与偏心距e成正比,与边长d1和d2成反比。
例如,e=3mm、d1=d2=100m,则△β″;如果d1= d2 =50m,则△β″。
故当边长较短时,应认真进行对中,使e值较小,减少对中误差的影响。
(2)整平误差观测时仪器未严格整平,竖轴将处于倾斜位置,这种误差与上面分析的水准管轴不垂直于竖轴的误差性质相同。
由于这种不能采用适当的观测方法加以消除,当观测目标的竖直角越大其误差影响也越大,故观测目标的高差较大时,应特别注意仪器的整平,一般每测回观测完毕,应重新整平仪器再进行下一个测回的观测。
电子全站仪的校准与误差分析全站仪是一种现代化的测量设备,广泛应用于建筑、测绘等工程领域。
准确地校准和分析全站仪的误差是保证测量结果可靠性的重要环节。
本文将探讨电子全站仪的校准流程及误差分析,并着重介绍一些常见的误差类型与纠正方法。
一、校准流程电子全站仪的校准需要按照一定的流程进行,以确保其测量准确度。
校准流程主要包括基准标定、内部参数标定和外部参数标定。
基准标定是对全站仪的基准坐标系进行标定,通常采用经典的坐标转换方法,以及利用全站仪与已知控制点的测量结果进行配准。
这一步骤的目的是建立一个可靠的基准坐标系,以后进行测量时可以参考。
内部参数标定是校准全站仪的内部测量元件,包括人体曲线、水平角度和垂直角度等。
这一步骤需要使用专门的校准设备,通过与已知角度标准进行对比,修正全站仪内部元件的读数。
通常使用的方法是多次测量同一目标,通过对比不同结果之间的偏差来确定修正值。
外部参数标定是校准全站仪的外部元件,如非正交性、切射误差等。
这一步骤常常需要将全站仪安装在一台精密转台上,通过对不同角度的测量结果进行比较,确定外部参数的误差,并进行修正。
二、误差分析电子全站仪的测量误差主要包括观测误差、仪器误差和环境误差三个方面。
观测误差是由于人为操作不精确造成的,包括目标点非正中、照准精度不高等。
这种误差在测量中不可避免,但可以通过良好的操作训练和规范的测量流程来减小。
仪器误差是指全站仪本身的制造、装配等方面的误差。
例如,水平轴不垂直、垂直轴不水平等。
这些误差通常在校准过程中被发现,并通过修正或补偿来消除。
环境误差是由外部环境因素引起的,如温度、大气压等变化。
这些因素会对全站仪的测量结果产生影响,因此在测量过程中需要注意环境因素的监测和记录,以便进行误差消除。
此外,还有一些特殊误差需要特别关注,如大气折射误差、杆尺伸缩误差等。
这些误差通常需要专门的测量方法和校准设备来纠正。
通过校准与误差分析,我们可以了解全站仪的误差来源、大小及其对测量结果的影响。
1国内统一刊号CN31-1424/TB2018/4 总第267期电子经纬仪故障排查与调整崔晓斌 / 南通中集太平洋海洋工程有限公司0 引言电子经纬仪目前大量运用在各工程测量上,它对铁路、公路、桥梁、水利、矿山以及建筑过程中的点位、放样、测角以及测距起到了重要的作用。
它自身的状态决定了测量数据以及结果的准确与否,对工程质量有着举足轻重的影响。
因此,确保电子经纬仪的正常状态显得尤为重要。
笔者通过对以往电子经纬仪出现的常见问题进行分析总结。
1 电子经纬仪结构以及几何关系电子经纬仪通常由以下几个部件组成:1.望远镜,2.照准部件,3.光栅盘或光学码盘,4.测微器系统,5.轴系,6.水准器,7.基座及脚螺钮,8.光学对点器,9.读数面板,10.电子补偿器等。
具体部件构成及名称如图1所示。
图1 电子激光经纬仪结构电子经纬仪有五条轴线,见图2,且相互之间需满足以下关系:1)电子经纬仪的水准管轴线LL 应与竖轴 VV 垂直;2)电子经纬仪的望远镜中的十字丝竖丝应与横轴HH 垂直;3)电子经纬仪的视准轴线CC 应与横轴HH 垂直;4)电子经纬仪的横轴线HH 应与竖轴VV 垂直;5)电子经纬仪的光学对中器视准轴线L ' L ' 应与水准管轴线LL 垂直。
图2 电子经纬仪五条轴线2 电子经纬仪故障排查与调整电子经纬仪在日常使用过程中遇到的问题无外L 'L ' L 'L'铭牌国内统一刊号CN31-1424/TB 2018/4 总第267期乎以下几种:无法开机,水平无法调平,照准差C 超差,竖直盘指标差i 超差,补偿器超差等问题。
2.1 仪器无法开机首先检查电池是否有电,可以用多用表对电池电压进行测量;检查仪器的电源接线头是否断线,检查开机按钮是否失灵以及仪器主板是否损坏。
若仪器主板发生故障,应及时返厂维修,切勿盲目动手,以防对主板造成二次故障。
2.2 仪器无法整平电子经纬仪在使用过程中经常出现无法调平,无法进行测量。
经纬仪的检验和校正经纬仪是一种测量地表上各点位置和高程的仪器,具有高精度和高度的测量精度,广泛应用于建筑、测量、地理、地质等领域。
然而,经纬仪随着使用时间的增加,会出现误差和漂移,在保证测量精度的前提下,需要进行检验和校正。
一、经纬仪的检验经纬仪的检验是指通过一系列的检测和测试,对经纬仪的性能进行评估,以确定其是否符合设计要求和测量精度要求的程序。
具体的检验过程如下:1、仪器外观检验:首先需要检查仪器外观是否完好无损。
包括仪器表面有无划痕、变形、裂纹等;望远镜是否清晰、畸变、不正。
2、目镜准直检验:将目镜朝向参照点,在参照点上按照一定的顺序打点,并记录位置,重复3次,记录和计算偏差值。
3、平面度检验:将仪器放在10m以上的水平台面上,检测仪器水平度误差,方法是在不同位置放置参比物,一旦误差过大,就需要进行重新校正。
4、仪器尺度检验:仪器的尺度主要包括水平位移尺度和竖直位移尺度,用专门的长度校准器进行校准。
5、操作手感检验:检测仪器的调节手感应平稳,容易调节,并且不会有抖动等现象。
6、误差分析:通过以上的检验过程,需要对检验结果进行统计和分析,分析误差来源,查找问题,提出改进和修正措施。
通过以上的检验过程,可以确定经纬仪的性能是否正常,是否满足测量要求。
二、经纬仪的校正经纬仪的校正是指在检验的基础上,通过一系列的校正方法,消除误差和偏差,提高仪器的精度和灵敏度的过程。
具体的校正过程如下:1、水平气泡校正:在水平放置的经纬仪上,水平气泡应当位于表中心,如果气泡偏离中心,就要进行气泡调整,使其回到中心位置。
2、望远镜准直校正:将望远镜对准目标点,通过调节垂直圆锥镜的位置,使目标点经过十字线的中心,从而实现准直。
3、平面度校正:将仪器放在水平平台上,打在不同位置取平均值,调节平压螺丝和水平仪,使仪器水平。
4、激光校正:现代经纬仪通常带有红色或绿色激光器,通过激光器的平行光线,可以校正仪器的准直和垂直度。
经纬仪测量实验报告经纬仪测量实验报告一、引言经纬仪是一种用于测量地球上任意点的经度和纬度的仪器。
它的原理基于地球的自转和地球上某一点与地球中心的连线与地球自转轴的夹角。
本实验旨在通过使用经纬仪进行测量,了解经纬仪的工作原理,并掌握测量经纬度的方法。
二、实验设备和原理实验中使用的经纬仪是一种光学仪器,主要由望远镜、刻度盘、支架等组成。
其工作原理是通过观测天空中恒星的位置,测量出恒星与地平线的夹角,从而计算出所在位置的经纬度。
三、实验步骤1. 调整经纬仪的水平:使用水平仪或气泡管等工具,使经纬仪的支架保持水平状态。
这是保证测量结果准确的基础。
2. 观测恒星位置:选择一颗明亮的恒星,通过望远镜观测其位置,并记录望远镜刻度盘上的读数。
3. 计算夹角:将观测到的恒星位置与地平线的夹角转换为度数,并记录下来。
4. 确定经度:根据已知的时间和观测到的恒星位置,通过查阅星历表或使用计算机软件,计算出所在位置的经度。
5. 确定纬度:根据观测到的恒星位置与地平线夹角,结合所在位置的经度,使用三角函数计算出纬度。
四、实验结果与分析在实验中,我们选择了北斗七星作为观测目标。
通过观测和计算,得到的经度为120.5°,纬度为30.2°。
与实际位置相比较,误差在可接受范围内。
经纬仪的测量结果受到多种因素的影响,如仪器的精度、观测时的天气条件等。
在实验中,我们尽量保持仪器水平,选择了晴朗的夜晚进行观测,以减小误差的影响。
五、实验误差分析在实验中,由于观测恒星位置的精度有限,以及计算过程中可能存在的舍入误差等原因,导致最终测得的经纬度与实际位置存在一定的误差。
此外,仪器本身的精度也会对测量结果产生影响。
为了减小误差,可以通过多次观测取平均值的方法,以及使用更精密的仪器进行测量。
六、实验应用与展望经纬仪是地理学、天文学等领域中常用的测量工具。
它的应用范围广泛,可以用于地图制作、导航、航海等领域。
未来,随着科技的发展,经纬仪可能会进一步提高精度和便携性,使其在更多领域得到应用。
经纬仪测量系统相对定向误差解析与消除方法
经纬仪是一种用于测量地面物体位置和方位角的仪器,由于各种原因(如仪器精度、天气等),在实际使用中会存在相对定向误差,这会影响到测量结果的准确性。
本文将介绍一些解析和消除经纬仪测量系统相对定向误差的方法。
相对定向误差解析
相对定向误差包括系统误差和随机误差。
系统误差是指仪器本身固有的误差,如仪器磁场影响、仪器非线性等;随机误差则是由于测量环境等因素引起的误差。
解析相对定向误差的方法主要包括:
误差分析法:通过对数据进行统计分析,找出存在的误差,并尽可能消除误差。
计算机模拟法:利用计算机模拟经纬仪测量过程,模拟出误差产生的原因和过程,并通过模拟实验来解决误差问题。
理论推导法:根据经纬仪的原理和性能参数,推导出误差的表达式,进而分析误差产生的原因,并采取相应措施消除误差。
相对定向误差消除方法
相对定向误差消除的方法包括以下几种:
校正法:根据误差分析结果,采取相应的校正措施,如调整仪器位置、校正仪器参数等。
滤波法:利用数字滤波器,滤除数据中的高频噪声,消除随机误差。
空间三角法:通过计算不同测量点之间的距离和角度,建立点之间的空间关系,对测量结果进行校正和修正。
统计法:通过对数据进行统计分析,找出存在的误差,并尽可能消除误差。
故障检测法:对仪器进行故障检测,及时排除仪器故障,保证测量数据的准确性。
相对定向误差是经纬仪测量过程中不可避免的问题,但采取合适的解析和消除方法,可以有效提高测量结果的准确性和可靠性。
电子经纬仪实验报告电子经纬仪实验报告引言:电子经纬仪是一种用于测量地球的经度和纬度的仪器,它采用了先进的电子技术和精密的测量原理。
本实验旨在通过使用电子经纬仪,探究其工作原理和测量精度,并对其应用进行评估。
实验目的:1. 理解电子经纬仪的基本工作原理;2. 掌握使用电子经纬仪进行测量的方法和技巧;3. 评估电子经纬仪的测量精度和适用范围。
实验装置和步骤:1. 实验装置:电子经纬仪、三脚架、测量标志物等;2. 实验步骤:a. 将电子经纬仪放置在稳定的三脚架上,并调整水平;b. 使用仪器上的测量功能,测量标志物的经度和纬度;c. 重复测量多次,计算平均值,并记录测量误差;d. 根据实验结果,评估电子经纬仪的测量精度和适用范围。
实验结果与分析:通过实验测量,我们得到了一系列标志物的经度和纬度数据。
在对数据进行分析后,我们发现电子经纬仪的测量精度相对较高,误差范围在1度以内。
然而,在测量过程中,我们还发现了一些问题。
首先,当环境光线较强时,仪器的显示屏会出现反射,导致读数不准确。
其次,当仪器与标志物的距离较远时,由于大气折射的影响,测量结果也会产生一定的误差。
因此,在使用电子经纬仪进行测量时,我们需要注意环境光线和测量距离的影响,以提高测量的准确性。
实验总结:本实验通过使用电子经纬仪进行测量,加深了我们对该仪器的理解和应用。
电子经纬仪作为一种先进的测量工具,具有高精度和便捷性的优势,可广泛应用于地理勘测、航海导航等领域。
然而,我们也应该意识到电子经纬仪的局限性,如对环境光线和大气折射的敏感性。
在实际应用中,我们需要综合考虑各种因素,并采取相应的校正和控制措施,以确保测量结果的准确性。
展望:随着科技的不断发展,电子经纬仪将进一步提升其测量精度和适用范围。
未来,我们可以期待更加智能化的电子经纬仪出现,具备更强的抗干扰能力和更高的测量精度。
同时,我们也需要不断提升自身的技术水平,以更好地应对各种复杂的测量环境和需求。
电子经纬仪一测回水平方向标准偏差检定结果不确定度1..1测量方法(依据JJG100-2003《全站型电子速测仪检定规程》)电子经纬仪“一测回水平方向标准偏差”是通过用被检经纬仪多测回测量组成常角的一组平行光管间的夹角,最后计算而得。
1.2数学模型依据JJG100-2003《全站型电子速测仪检定规程》,在第i 回观测中,目标j 相对于目标1的角度a ij :2180218011±+-±+=i i ij ij ij R L R L a (i =1,2,3……m; j =1,2,3……n) (1) 式中:L ij 、R ij —目标j 在第i 测回的盘左、盘右读数;L i1、R i1—目标1在第i 测回的盘左、盘右读数∑=-=mi ij ij i a m a v 11 (i =1,2,3……m; j =2,3……n ) (2) 一测回水平方向标准偏差按下式求得:)1)(1(2)()(122222---=∑∑∑∑====n m v vm i nj ij m i ij n j μ (3)式中: m —测回数 n —照准目标数 1.3方差和传播系数1.3.1由于每个方向都是等精度测量,所以他们的标准偏差相等,设为u (ϕ),即)()()()()(2121222ϕu R u L u R u L u i i ij ij ==== (4)依据误差传播定律,则由(1)式知:)()21(4)(222ϕu a u ij ⨯= (5) 由(2)式求方差得:)(1)(22ϕu mm v u ij -= (6) 由(3)式求方差得:)()1)(1(1)(22ij v u n m u --=μ (7) 由上得,传播系数C 为:)1)(1(--=n m c (8)当6=m ,4=n ,则其方差传播公式为:)1)(1(1--=n m c 其中m —测回数 n —照准标数当m=6, n=4时,()()15115161)1)(1(1=--=--=n m c)(222a u c u c =1.4标准不确定度分量1.4.1一测回水平方向标准偏差测量结果的标准不确定度分量经检定该仪器的一测回水平方向标准偏差=μ0.21″,则测量结果的标准不确定度分量1u 为==⨯=⨯=48.921.045.221.087.31621.01511u 0.022″ 自由度1836)1(1=⨯=-=n m v1.4.2经纬仪标准检定装置标准值引入的不确定度分量由于参与经纬仪检定结果处理的标准角值没有进行修正,根据JJG949-2000经纬仪检定装置规程规定,多齿分度台最大间隔分度误差小于0.3″,按均匀分布,3=k ,故:==3/3.02u 0.17″,估计其相对不确定度为10%,则502=v1.4.3望远镜照准一次的标准不确定度分量经检测其不确定度分量为0.12″,考虑到每照准1次读数2次,则有:==2/11.03u 0.08″,自由度193=v1.4.4观察误差的不确定度分量据分析,观测误差一般为测微器最小分度值的1/10,所使用的仪器为DJ2型仪器,最小分度值为1″,观测误差=4e 0.1″。
电子经纬仪的检定及误差分析
作者:刘爽
来源:《科学与财富》2018年第07期
摘要:电子经纬仪是广泛应用于天文、大地、工程测量的精密仪器。
本文主要从电子经纬仪产生误差及其检定出发,分析了轴系误差、度盘的误差、测角读数系统的误差和水准器的误差原因,以便于更好地对电子经纬仪进行检定。
关键词:电子经纬仪;检定;误差分析
1 概述
经纬仪是一种常规的测量仪器,广泛应用于军事、建设等诸多行业。
电子经纬仪是集光、机、电、计算为一体的自动化、高精度的光学仪器,是在光学经纬仪的电子化智能化基础上,采用了电子细分、控制处理技术和滤波技术,实现测量读数的智能化。
电子经纬仪既可单独作为测角仪器完成导线测量等测量工作,又可与激光测距仪、电子手簿等组合成全站仪,与陀螺仪、卫星定位仪、激光测距机等组成炮兵测地系统,实现边角连测、定位、定向筹各种测量。
2 电子经纬仪的检定内容
电子经纬仪是由光学经纬仪发展起来的,为在研制中提高其精度,需要了解光学经纬仪检定时的内容。
光学经纬仪检定内容有: 1、准器轴与竖轴的垂直度,2、测微器行差,3、光学测微器分划误差,4、光学测微器隙动误差,5、照准部旋转正确性,6、望远镜竖丝对横轴的垂直度,7、横轴与竖轴的垂直度,8、照准差和指标差,9、照准部偏心差和水平度盘偏心差,10、望远镜调焦时视轴变动误差,11、竖盘指标自动补偿器补偿误差,12、水平度盘直径全误差,13、一测回水平方向标准偏差,14、一测回水平角测角标准偏差。
3 电子经纬仪的误差分析
电子经纬仪有主要用途是测量角度,国家标准的仪器精度是指在一测回水平方向的中误差(即一测回水平方向标准偏差)。
在测量时先对准目标点A,读取一个角度值,再对准B,读取相应的另一个角度值,则目标点之间的夹角为两读数之差。
在这一观测中用到仪器的部分有:度盘,度盘读数系统,瞄准望远镜,水准器,竖轴和横轴轴系等,这些都是电子经纬仪的主要误差源。
3.1 望远镜的瞄准误差
在测量时,由于望远镜采用放大观测目标,而人眼对目标点的瞄准有一个极限,也即存在一个视觉上的瞄准误差,这个误差就是瞄准误差。
它取决于人眼瞄准极限误差和望远镜的放大倍数,是随机性的误差量。
根据人眼的瞄准特性,这个误差按等或然率分布,通常选择瞄准中误差作为其度量值。
3.2 度盘的误差
度盘误差是由下列几项组成:直径误差,度盘倾斜误差,度盘变形误差。
直径误差是由于工艺水平导致的度盘直径生产上的误差,一般度盘直径全中误差不大于1.5″,由系统及偶然中误差组成,如果测量时按通常要求的测量六个以上测回,则偶然误差大部分可以自动消除,最终影响结果的主要是系统误差。
度盘倾斜误差是指度盘安置不垂直于竖轴及读数系统光轴不垂直于度盘。
前者倾斜量很小,对测量结果影响亦很小,可忽略不计,后者因采用符合对径读数而相抵销,因些也不用考虑。
度盘变形误差是由于在温度变化时,由于不同的材料有不同的膨胀系数,以及在装配中产生一定的压力,从而引起度盘变形,将造成刻线最大角位移,造成误差。
3.3 读数系统的误差
这部分误差包括度盘分划的偏心误差,光栅不完全正交的误差,细分量化时的误差。
度盘分划的偏心误差是度盘在刻线时,由于生产工艺的原因,度盘刻线的中心不是理论园盘的中心。
另外,度盘生产时以及平时保养或安装中的挤压后,也不一定完全是园形,而实际上有可能个近似园形,也即园心存在偏心。
光栅不完全正交的误差是在采用光栅度盘后,光源发出的光线经系统,形成的莫尔条纹信号是非正弦周期函数,但两信号在相位上也不是恰好正交,其相位不垂直,也就是说当一个为正弦波时,另一个并非为标准余弦波,因此产生了误差。
细分量化时的误差是在量化时产生的误差。
通过检测不同的sin、cos 脉冲状态,可对角度进一步细分,而对于细分范围内近似为直线,即角度与电压近似为线性关系,可以通过A/D 转换后测量得到角度。
在数模转换量化时存在一个量化误差,另外由于光栅信号电压不稳定和干扰的存在也导致误差的产生。
3.4 轴系和度盘偏心的误差
经纬仪正确测量的前提是三轴正交且竖轴安置铅垂。
即视准轴、横轴和竖轴在空间上相互正交,测量时将竖轴安置铅垂。
一般情况下,视准轴与横轴不垂直、横轴与竖轴不垂直总是存在的,竖轴安置也不可能绝对铅垂,因此产生了水平测角和垂直测角的测量误差。
在测角仪器中,度盘及其轴系存在偏心,偏心差是影响仪器准确度的重要因素,尤其是几个偏心因素同时存在时更为复杂。
当照准目标时,照准部偏心差和水平度盘偏心差同时在起作用。
电子经纬仪不是双面读数经纬仪,偏心因素的影响不可以忽略不计,要在程序中预先消除这部分误差。
3.5 水准器的误差
在使用经纬仪进行测量时,首先要将经纬仪竖轴的旋转中心与地面测站点同(或头顶目标)位于同一铅垂线上,然后在垂直的两个方向上将仪器调整到水平,即气泡到中心位置,使仪器整平,但是由于人视觉原因,仪器整平误差仍然存在。
整平误差对观测结果同样产生影响。
有的电子经纬仪使用电子水泡来进行修正。
经纬仪未能整平产生的误差对角测量是有影响的。
在电子经纬仪的研制中,为了使仪器在测量自动方便、精确,要考虑经纬仪整平误差对水平角和竖直角观测的影响。
4 结语
由于电子经纬仪的级别要求不一,随着电子器件的发展,要求不断采用更新更好元件来提高仪器的精度是电子经纬仪的发展方向。
而使用元件的不同将导致误差修正的具体方法发生变化,这就需要我们对电子经纬仪产生误差的原因和机理进行分析,进而对如何修正误差进行研究,考虑分析了轴系误差、度盘的误差、测角读数系统的误差和水准器的误差等主要误差,以更好地对电子经纬仪进行检定。
参考文献:
[1] 杨俊志、张贵和.电子经伟仪轴系补偿问题[J].测绘通报,2009.
[2] 周维虎、王会生.误差修正技术在电子经纬仪中的应用[J].宇航计测技术,2012.
[3] 杨俊志.电子经纬仪竖盘指标自动补偿误差的检定问题[J].测绘通报,2011.
[4] 姜晨光.经纬仪整平误差对竖直角观测的影响[J].北京测绘,2014.
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