仪器误差对经纬仪水平角测量精度的影响

作者:姚坡元 刊名:中国高新技术企业 上传者:胡玲

【摘要】经纬仪是用来测量水平及竖直角度、测量点与竖轴距离的重要工具。测量中受人、机、法、环等因素影响,测量结果会有偏差。为保证测量结果的准确有效,应挖出误差的根源,研究其控制措施和消减办法。水平角测量误差主要有仪器误差、观测误差和外界条件引起的误差。文章就仪器误差的成因、控制、消除进行了探讨。

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仪器的制造和安装不论如何严格要求,也不可能百分之百地达到仪器各部件及其相互几何关系的要求,伴随使用中的磨损、变形及外界因素的影响,测定结果不可避免地存在误差,这就是所谓的仪器误差。三轴误差(视准轴误差、水平轴倾斜误差、垂直轴倾斜误差)、照准部旋转误差以及分划误差(水平度盘分划误差、测微盘分划误差)、光学测微器行差共同组成仪器误差。本文将主要阐述和分析仪器误差的成因、控制措施和消减办法。1三轴误差的影响1.1视准轴误差产生视准轴误差的原因是安装和调整不规范,望远镜的十字丝中心不在正确的位置,视准轴与水平轴不正交而产生的。另外,视准轴位置也会因温度的差异引起变化,造成视准轴误差。视准轴误差对观测方向值的影响,在望远镜纵转前后,大小相等,符号相反。因此,可利用取盘左与盘右的平均数消除。1.2水平轴倾斜误差水平轴倾斜误差是在水平轴与视准轴正交、垂直轴与测站铅垂线一致的前提下,仅由于水平轴与垂直轴不正交使水平轴倾斜一个小角造成的。水平轴倾斜误差出现的原因:未按规范正确安装、调整仪器,造成仪器水平轴两支架不等高或轴两端的直径不等。在盘左、右读数中,取平均值来消除水平轴倾斜误差对观测值的影响。1.3垂直轴倾斜误差仪器三轴间关系均已符合要求时,仪器水平未严格整置,使仪器垂直轴和测站铅垂线间有一个微小的偏离角度,称垂直轴倾斜误差。结果视准轴(与水平轴正交)也偏离了正确位置,在其绕水平轴俯仰时的照准面形成了倾斜照准面,而不是要求的垂直照准面,造成了水平方向观测的误差。该误差不像水平轴倾斜误差通过盘左盘右观测取平均能抵消,要仔细整平。2照准部旋转误差在观测过程中仪器转动可能产生一些误差。2.1弹性带动误差轴套和垂直轴间存在摩擦力使照准部转动时,仪器的基座局部出现弹性扭转,水平度盘因摩擦力被带动发生微小的方位变动。需要克服轴与轴套间互相的惯性阻力,弹性带动主要发生在照准部转动起始时,照准部转动过程中,摩擦力较小。故而照准部右转(左转)时,水平度盘向右(向左)被带动一个微小的角度,导致读数偏小(偏大),给观测带来系统性影响。图1消除其影响的方法是:保持照准部在半测回中旋转方向不变,照准各个目标测量误差的符号相同,大小基本相等,可定值消除各方向组成的角度值误差。三角观测中规定,在一测回中保持照准部旋转方向不变。如图1,观测目标A、B夹角?,假如目标A在上半测回先照准,随后按同一旋转方向转动照准部照准目标B。目标B在下半测回先照准,然后按同一旋转方向旋转照准部照准目标A。上、下半测回测角分别是?、360-?,方法基本上消除此种误差影响。2.2脚螺旋的空隙带动存在螺纹制造的误差,转动照准部时,脚螺旋杆初始转动时有些微距离的空程。这样在观测过程中,基座连同水平度盘因空行程产生方位的微小偏差,使观测结果与实际值不一致。这种方位的微小偏差就是脚螺旋空隙带动。显而易见,脚螺旋空隙带动存在对改变照准部旋转方向后照准的第一个目标影响最大。以后各方向的观测中照准部保持旋转方向不变,对结果的影响逐渐减小。降低这种误差影响的方法是:开始照准目标前,预先按预定旋转方向转动照准部1~2周后进行观测;在一测回或半测回中,照准旋转方向始终不变。2.3水平微动螺旋的隙动差水平微动螺旋的隙动差:旋退水平微动螺旋照准目标时由于水平微动螺旋弹簧的强度衰减或污渍影响,螺旋杆端就出现微小的空隙,在读数过程中弹簧逐渐伸张消除空隙,视准轴偏离目标,给读数造成偏差。减弱其影响的方法是:工作前,为消除隙动差需转动水平微动螺旋向压紧弹簧方向压紧。当水平微动螺旋旋进时,望远镜所指方向将向左移动,无论旋向如何,在望远镜纵丝左侧少

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