文档介绍：水准仪经纬仪综合检验仪
齐乘光付辉清
(中国地震局地震研究所 430071)
【摘要】本文简述了水准仪及经纬仪检定技术的现状,着重分析了利用自动补偿技术建立水平标准的原理及实现的方法,介绍了JSJ水准仪、经纬仪综合检验仪的组成特点及所具备的功能。
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一、概述
水准仪和经纬仪是应用广泛的工作计量器具,全国拥有量近百万台。随着计量技术的进步,这类计量器具的检测方法已由室外转为室内并逐步在采用比较测量法得出被测量的值。近年来,以多齿分度台作为圆分度标准,以平行光管作为照准目标的经纬仪检定方法取得了较大进展,但水准仪的检定仍存在准确度低、稳定性差、无量值溯源关系的缺点。主要表现在缺乏评定主要精度指标i角误差及调焦运行差的检定标准。此外,由于水准仪和经纬仪的计量项目多,通常需要近十种仅具备单项功能的专用设备,极大地影响了检测效率及系统的造价。研制具有完整计量学特性的综合检验仪器对于保证计量准确度,提高检定效率的重要性日益明显。http;//网
本文介绍的JSJ水准仪经纬仪综合检验仪,成功地将自动补偿技术与光学技术相结合,建立了标准偏差小于±,并将该标准与圆分度标准以及开展计量工作所需要的功能单元有机地结合在一台仪器上,能对国内外所有精度等级、各种尺寸系列的水准仪和经纬仪进行技术评定。作为计量标准仪器,JSJ综合检验仪取得了国家及省级计量行政部门的正式批准。http;//网

二、自动补偿水平准线标准
水平线是一条抽象的几何线,通常是利用光学的方法模拟出在水平方向直线传播的光束来复现水平线。视准轴安置误差、温度及应力变化、光管焦距过短是影响当前水平准线精度不高和检定单位间量值不统一的主要因素。为解决这一问题,JSJ检验仪采用了基于重力基准的补偿技术,使视准轴迅速、稳定、自动地安置到水平面上。
如图1所示,光源发出的光经反光棱镜后均匀照明分划板。根据平面镜成像原理,分划板十字中心发出的同心光束被平面镜反射后成像于虚发光点S,当满足分划板中心与物镜后主点H重合以及反光镜的反射面铅垂这两个条件时,就能使视准轴HS严格位于水平面上。如果此时反射面位于二分之一焦距位置,由物镜出射的光束与水平面平行,形成无穷远的分划板人造影像。当移动反光镜作负调焦时,与H点共轭的S点亦在水平视准轴上移动。根据高斯成像原理,这些虚发光点通过物镜形成一系列远近距离的模拟影像,所有影像的中心均共线于水平视准轴HS上。http;//网
1—光楔;2—物镜;3—分划板及光源;4—反光镜
图1 水平准线工作原理
为了保证反射面铅垂,检验仪采用了自动补偿技术。反光镜及空气阻尼器的活动件悬挂在两组交叉型吊丝上,组成了沿光轴方向能灵敏转动的摆动系统。如果由于安置误差或环境条件的变化使仪器相对于水平方向有微小倾角α时,反光镜组件在重力作用下将反向摆动β角,稳定于新的平衡位置。正确选择吊丝的工作长度、截面积、弹性模量以及摆体的重量,能保证角度放大系数n=β/α等于-1,即反光镜根据仪器的倾斜量自动作反向等量补偿,保持反射面与重力线一致。理论计算及实测数据表明,由于采用了这种光路结构,″/′。
分划板中心与物镜主点未严格重合也会引起视准轴偏离水平面,由于该项误差是定值系统误差,通过