横轴误差
X轴发生10度倾斜产生的误差
横轴误差是指对于测量范围为±30°的单轴(假定X方向为倾角测量方向)倾角传感器,在空间垂直于X方向发生10°的倾斜时(此时实际被测量的X方向的倾斜角度保持不变,如为+8.505°),传感器的输出信号会因为这个10°的倾斜而产生额外误差,这个误差称为横轴误差。
概念
横轴误差因不同的产品而定。当倾角传感器的横轴误差为3%FS,产生的额外误差为3%×30°=0.9°,而传感器实际输出的角度简单估算为9.405°(=8.505°+0.9°)。此时,即使倾角传感器的非线性误差达到0.001°,相对横轴误差而言,这个非线性误差可以忽略不计,也就是说,作为倾角传感器的测量精度,不能不将横轴误差计算在内,否则将引起很大的测量错误。
仪电子测角系统横轴误差测量不确定度评定
全站仪,全称为全站型电子速测仪,横轴误差是衡量全站仪准确度等级的重要指标之一,该指标可用多目标法或多齿分度台法检定,本文对用多齿分度台法检测II级全站仪“横轴误差”的测量不确定度进行评定。
测量
(1)测量依据
JJG100-2003《全站型电子速测仪检定规程》。
(2)环境条件
温度:常温,相对湿度不大于65%,无强电场、磁场和震动影响。
(3)测量标准
JQJY-1A型高精度经纬仪
(4)被测对象
II级全站仪。
(5)测量过程
将全站仪安装后精确整平,使竖轴铅垂,卧式多齿分度台转到离水平30°位置,望远镜以盘左位置向上瞄准光管分划板十字中心;卧式多齿分度台转到离水平-30°位置,望远镜向下转动,在光管分划板的横丝上读取格值A(用全站仪读取);以盘右位置重复上述操作,读取格值B,此为一测回,这一检定应为2~4个测回,本次检定用2个测回。
数学模型
横轴误差
为减小估读误差,读取格值A与B时,采用全站仪读取竖丝偏移量。由于每次测量都是等精度测量,所以他们的标准偏差相等,Li和Ri灵敏系数的模均相等。
输入量的标准不确定度评定
影响照准误差主要因素有:望远镜放大率,人眼分辨力,目标形状及目标影响的亮度和清晰度,观测条件等,照准误差可用经验公式计算。
式中:γ为观察条件系数,一般去γ=1; 为人眼分辨力,一般为
Δα值在其半宽内等概率分布,故:
经纬仪横轴误差对竖直角观测的影响
经纬仪各轴系误差及其对角度观测的影响是测量课程教学中所必然涉及到的一个基本内容。而横轴对于竖直角观测误差的分析则少有阐述,相关的论文也比较少。文中具体分析横轴倾斜对竖直角观测影响的关系,阐述横轴倾斜对竖直角观测影响的规律。
前提条件
在阐述经纬仪横轴不水平对竖直角观测的影响时假定如下的前提条件:(1)照准部圆水准器轴平行于竖轴;(2)照准部长水准器轴垂直于竖轴;(3)望远镜十字丝横丝水平;(4)横轴垂直于视准轴;(5)横轴垂直于竖轴;(6)光学对点器视准轴重合于竖轴;(7)竖轴垂直于水平度盘刻划平面;(8)竖轴通过水平度盘的圆心;(9)横轴与视准轴的交点位于竖轴上;(10)横轴垂直于竖直度盘刻划平面;(11)横轴通过竖直度盘的圆心;(12)竖盘指标位置正确(指标差为0);(13)对中误差为0;(14)读数系统没有行差、视差;(15)没有瞄准误差和读数误差;(16)地球曲率和大气折射的影响为0。
横轴倾斜对竖直角观测的影响
对于经纬仪横轴倾斜对竖直角度的影响可以从2个方面进行分析:①竖轴虽已竖直而横轴不垂直于竖轴,即由于横轴本身的倾斜对竖直角观测产生影响。②横轴虽已垂直竖轴,由于经纬仪安置不水平使竖轴倾斜导致横轴不水平,对竖直角观测产生影响。本文就从这2个方面的影响进行讨论,具体分析经纬仪横轴倾斜与竖直角观测误差之间的关系。
(1)横轴不垂直于竖轴
经纬仪横轴倾斜对竖直角观测的影响见图1。H1H1为横轴水平时的状态,H为横轴水平时所观测的竖直目标。h为目标H点在水平面的投影。此时平面HOh为一竖直面,所观测的竖直角度为α。A1A1为横轴倾斜i角后的状态,此时竖直面HOh也随之倾斜一个i角至AOh处。Oh为水平位置不变动。A点即为横轴倾斜时视准轴所照准的目标,a为A点在水平位置的投影,β角为横轴倾斜时所观测的竖直角角度。则由于横轴倾斜对竖直角所产生的误差为Δa=β-a。如图1所示。
对于某一高度的目标而言,横轴不水平对竖直角的影响无法通过盘左和盘右取平均值的方式对其进行消除。
(2)竖轴不竖直
在经纬仪横轴本身没有问题,仪器竖轴与照准部水准管轴垂直情况下,由于安置仪器时未能将水准管轴严格导致水平,使得竖轴不在竖直位置。此时由于经纬仪竖轴不竖直将导致仪器横轴不水平,从而对竖直角观测带来误差。其影响分析,如图2所示。
OT为处于竖直位置的竖轴。此时横轴位于平面P内,处于水平状态。OT′为倾斜了V角的竖轴位置,此时横轴位于倾斜面P′中,处于倾斜状态。平面P、P′的交线为O1O2,其垂直于平面TOT′。若横轴位于交线O1O2上,则经纬仪竖轴倾斜对横轴没有影响。除此以外,经纬仪的横轴都因竖轴倾斜而产生不同大小的倾斜iV。其中当横轴位于ON′的位置,既垂直于O1O2时倾斜角最大,等于竖轴的倾斜角V。
研究结论
本文从横轴本身不水平及经纬仪安置不竖直导致横轴不水平2个方面分析了由于横轴不水平对竖直角观测的影响,推出了相应的严密公式。并对竖轴倾斜导致横轴不水平从而间接对竖直角观测产生的影响进行定量计算。通过定量分析讨论得出,虽然经纬仪横轴不水平对竖直角的影响无法通过盘左和盘右取平均来消除,但在进行竖直角观测时通过水准管正常安置经纬仪,由于横轴倾斜的角度非常小,因此不必考虑横轴倾斜对竖直角观测的影响。
最新修订时间:2022-08-25 19:20
目录
概述
概念
仪电子测角系统横轴误差测量不确定度评定
参考资料