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自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的測(cè)且誤差的主要來(lái)源
日期：2024-12-21 04:03
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摘要：
自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的測(cè)且誤差的主要來(lái)源
自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的測(cè)量誤差主要有兩個(gè)來(lái)源:一個(gè)是讀數(shù)誤差，這項(xiàng)誤差基本上與水準(zhǔn)管水準(zhǔn)儀一樣，即誤差的大小主要決定于望遠(yuǎn)鏡的放大倍率和水準(zhǔn)標(biāo)尺離開(kāi)儀器的距離;另一個(gè)是來(lái)自水平視線的整置及其變化，對(duì)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀來(lái)說(shuō)，此項(xiàng)誤差主要來(lái)自自動(dòng)安平補(bǔ)償器。
1.在水準(zhǔn)標(biāo)尺上的照準(zhǔn)讀數(shù)誤差
對(duì)于帶有光學(xué)測(cè)微器的精密水準(zhǔn)儀來(lái)說(shuō)，由于光學(xué)測(cè)微器本身的讀數(shù)誤差非常小，可以忽略不計(jì)，因此在水準(zhǔn)標(biāo)尺上的照準(zhǔn)讀數(shù)誤差主要是t一字絲(楔形絲)照準(zhǔn)標(biāo)尺分劃線的照準(zhǔn)誤差二對(duì)于不帶光學(xué)測(cè)微器的中、低精度的水準(zhǔn)儀來(lái)說(shuō)，此項(xiàng)誤差*包括十字絲橫絲在水準(zhǔn)尺上估讀的讀數(shù)誤差。
一般情況下，照準(zhǔn)讀數(shù)誤差在水準(zhǔn)測(cè)量誤差中的影響是偶然性的。
z.水平視線整五誤差
自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的水平視線整置誤差主要由下述三種誤差組成:
1)可重復(fù)性誤差
可重復(fù)性誤差由補(bǔ)償器擺體的靈敏度決定。由于它直接影響水平視線整置的精度，因此在儀器中要求補(bǔ)償器的擺軸具有極小的摩擦力矩。例如，對(duì)于一個(gè)擺動(dòng)半徑為50 mm,擺體質(zhì)量為20 g的重力擺來(lái)說(shuō)，當(dāng)要求安置精度為1“時(shí)，則相應(yīng)地要求擺軸的摩擦力矩不大于0.5X10-3 g"二;所以.在自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的許多方案，卜，采用了其有彈性關(guān)節(jié)或彈性絲懸掛的擺，這是因?yàn)閺椥圆牧系膬?nèi)摩擦系數(shù)非常小。但是.彈性材料一般都具有彈性滯后作用，它使擺的運(yùn)動(dòng)落后于儀器的傾斜，這可通過(guò)儀器自不同方向傾斜到同一位置時(shí)的擺的可重復(fù)性的系統(tǒng)性偏差中發(fā)觀。若補(bǔ)償器運(yùn)動(dòng)的方向沒(méi)有規(guī)律，此種觀側(cè)誤差是偶然性的，它對(duì)*后成果的影響不很顯著，一般小于+-1"。但對(duì)**度的儀器來(lái)說(shuō)，這是不可忽視的。
2)視線不水平誤差
此項(xiàng)誤差系由視準(zhǔn)線零位誤差、視準(zhǔn)線補(bǔ)償誤差和補(bǔ)償器交叉誤差組成。
(1)視準(zhǔn)線零位誤差該誤差是指儀器豎軸處于鉛垂位置時(shí)視準(zhǔn)線的剩余傾斜。影響零位誤差的因素有:儀器裝配校正時(shí)的偏差;儀器在運(yùn)輸過(guò)程中的振動(dòng)，零件的應(yīng)力變化以及彈性元件的彈性蠕變等原因所引起的變化;望遠(yuǎn)鏡在調(diào)焦過(guò)程中視準(zhǔn)軸的變動(dòng);外界沮度變化所產(chǎn)生的影響等。
(2)視準(zhǔn)線補(bǔ)償誤差該誤差是指’轉(zhuǎn)軸在觀測(cè)方向的鉛垂面內(nèi)前后傾斜時(shí)補(bǔ)償器不能完全補(bǔ)償所產(chǎn)生的視準(zhǔn)線傾斜誤差。產(chǎn)生此項(xiàng)誤差的原因有:補(bǔ)償器校正行差時(shí)的殘余誤差;補(bǔ)償器中所采用的彈性元件參數(shù)的變化;所選用彈性材料的不均勻性、不對(duì)稱(chēng)性的影響;補(bǔ)償器零件的加工誤差及裝校不完善的影響等。
(3)補(bǔ)償器交叉誤差該誤差是由于豎軸在垂直于觀測(cè)方向的鉛垂面內(nèi)左右傾斜和補(bǔ)償器擺軸的裝配調(diào)整誤差所產(chǎn)生的視準(zhǔn)線傾斜誤差。它是由于補(bǔ)償器擺的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸不垂直引起的，其誤差性質(zhì)與水準(zhǔn)器水準(zhǔn)儀的交又誤差相似。
以_L三種誤差都是系統(tǒng)誤差，后兩者應(yīng)引起*注意。
3)準(zhǔn)高誤差
在自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀中，若補(bǔ)償器工作沒(méi)有誤差，則豎軸在允許的傾斜范圍內(nèi)，視線能夠自動(dòng)安置于水平位置。但是補(bǔ)償時(shí)視線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)(視準(zhǔn)軸與豎軸的交點(diǎn))可能與儀器中心不重合，這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱(chēng)為準(zhǔn)高點(diǎn)。當(dāng)豎軸傾斜且儀器轉(zhuǎn)*不同照準(zhǔn)方向時(shí)，準(zhǔn)高點(diǎn)將在垂直于豎軸的傾斜面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)。因此，準(zhǔn)高點(diǎn)本身的高程是隨儀器照準(zhǔn)方向的不同而改變的。
自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的測(cè)量誤差主要有兩個(gè)來(lái)源:一個(gè)是讀數(shù)誤差，這項(xiàng)誤差基本上與水準(zhǔn)管水準(zhǔn)儀一樣，即誤差的大小主要決定于望遠(yuǎn)鏡的放大倍率和水準(zhǔn)標(biāo)尺離開(kāi)儀器的距離;另一個(gè)是來(lái)自水平視線的整置及其變化，對(duì)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀來(lái)說(shuō)，此項(xiàng)誤差主要來(lái)自自動(dòng)安平補(bǔ)償器。
1.在水準(zhǔn)標(biāo)尺上的照準(zhǔn)讀數(shù)誤差
對(duì)于帶有光學(xué)測(cè)微器的精密水準(zhǔn)儀來(lái)說(shuō)，由于光學(xué)測(cè)微器本身的讀數(shù)誤差非常小，可以忽略不計(jì)，因此在水準(zhǔn)標(biāo)尺上的照準(zhǔn)讀數(shù)誤差主要是t一字絲(楔形絲)照準(zhǔn)標(biāo)尺分劃線的照準(zhǔn)誤差二對(duì)于不帶光學(xué)測(cè)微器的中、低精度的水準(zhǔn)儀來(lái)說(shuō)，此項(xiàng)誤差*包括十字絲橫絲在水準(zhǔn)尺上估讀的讀數(shù)誤差。
一般情況下，照準(zhǔn)讀數(shù)誤差在水準(zhǔn)測(cè)量誤差中的影響是偶然性的。
z.水平視線整五誤差
自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的水平視線整置誤差主要由下述三種誤差組成:
1)可重復(fù)性誤差
可重復(fù)性誤差由補(bǔ)償器擺體的靈敏度決定。由于它直接影響水平視線整置的精度，因此在儀器中要求補(bǔ)償器的擺軸具有極小的摩擦力矩。例如，對(duì)于一個(gè)擺動(dòng)半徑為50 mm,擺體質(zhì)量為20 g的重力擺來(lái)說(shuō)，當(dāng)要求安置精度為1“時(shí)，則相應(yīng)地要求擺軸的摩擦力矩不大于0.5X10-3 g"二;所以.在自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的許多方案，卜，采用了其有彈性關(guān)節(jié)或彈性絲懸掛的擺，這是因?yàn)閺椥圆牧系膬?nèi)摩擦系數(shù)非常小。但是.彈性材料一般都具有彈性滯后作用，它使擺的運(yùn)動(dòng)落后于儀器的傾斜，這可通過(guò)儀器自不同方向傾斜到同一位置時(shí)的擺的可重復(fù)性的系統(tǒng)性偏差中發(fā)觀。若補(bǔ)償器運(yùn)動(dòng)的方向沒(méi)有規(guī)律，此種觀側(cè)誤差是偶然性的，它對(duì)*后成果的影響不很顯著，一般小于+-1"。但對(duì)**度的儀器來(lái)說(shuō)，這是不可忽視的。
2)視線不水平誤差
此項(xiàng)誤差系由視準(zhǔn)線零位誤差、視準(zhǔn)線補(bǔ)償誤差和補(bǔ)償器交叉誤差組成。
(1)視準(zhǔn)線零位誤差該誤差是指儀器豎軸處于鉛垂位置時(shí)視準(zhǔn)線的剩余傾斜。影響零位誤差的因素有:儀器裝配校正時(shí)的偏差;儀器在運(yùn)輸過(guò)程中的振動(dòng)，零件的應(yīng)力變化以及彈性元件的彈性蠕變等原因所引起的變化;望遠(yuǎn)鏡在調(diào)焦過(guò)程中視準(zhǔn)軸的變動(dòng);外界沮度變化所產(chǎn)生的影響等。
(2)視準(zhǔn)線補(bǔ)償誤差該誤差是指’轉(zhuǎn)軸在觀測(cè)方向的鉛垂面內(nèi)前后傾斜時(shí)補(bǔ)償器不能完全補(bǔ)償所產(chǎn)生的視準(zhǔn)線傾斜誤差。產(chǎn)生此項(xiàng)誤差的原因有:補(bǔ)償器校正行差時(shí)的殘余誤差;補(bǔ)償器中所采用的彈性元件參數(shù)的變化;所選用彈性材料的不均勻性、不對(duì)稱(chēng)性的影響;補(bǔ)償器零件的加工誤差及裝校不完善的影響等。
(3)補(bǔ)償器交叉誤差該誤差是由于豎軸在垂直于觀測(cè)方向的鉛垂面內(nèi)左右傾斜和補(bǔ)償器擺軸的裝配調(diào)整誤差所產(chǎn)生的視準(zhǔn)線傾斜誤差。它是由于補(bǔ)償器擺的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸不垂直引起的，其誤差性質(zhì)與水準(zhǔn)器水準(zhǔn)儀的交又誤差相似。
以_L三種誤差都是系統(tǒng)誤差，后兩者應(yīng)引起*注意。
3)準(zhǔn)高誤差
在自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀中，若補(bǔ)償器工作沒(méi)有誤差，則豎軸在允許的傾斜范圍內(nèi)，視線能夠自動(dòng)安置于水平位置。但是補(bǔ)償時(shí)視線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)(視準(zhǔn)軸與豎軸的交點(diǎn))可能與儀器中心不重合，這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱(chēng)為準(zhǔn)高點(diǎn)。當(dāng)豎軸傾斜且儀器轉(zhuǎn)*不同照準(zhǔn)方向時(shí)，準(zhǔn)高點(diǎn)將在垂直于豎軸的傾斜面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)。因此，準(zhǔn)高點(diǎn)本身的高程是隨儀器照準(zhǔn)方向的不同而改變的。