《电子水准仪的检验与校正毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子水准仪的检验与校正毕业论文（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电子水准仪的检验与校正毕业论文目录摘要I第一章 绪论11.1 引言11.2 电子水准仪的发展现状及应用21.2.1电子水准仪的发展现状21.2.2电子水准仪的应用41.3国外电子水准仪的检验情况51.4 课题研究的容6第二章 电子水准仪的原理及其特点82.1电子水准仪的基本原理82.1.1电子水准仪的基本组成82.1.2电子水准仪基本原理82.1.3几种电子水准原理的比较102.2电子电子仪特点及指标172.2.1常用电子水准仪指标172.2.2电子水准仪的特点182.2.3不同电子水准仪的不同点19第三章 电子水准仪的误差223.1电子水准仪的误差源223.2电子水准仪的误差分析223.2.
2、1与主机有关的误差223.2.2与条码尺有关的误差233.2.3与条码尺光电读数有关的误差24第四章 电子水准仪的检验与校正25 4.1电子水准仪的检验项目254.2电子水准仪常规检验与校正254.3 电子水准仪i角的检验与校正274.3.1电子水准仪i角检验校正的意义274.3.2电子水准仪i角检验校正的几种方法的实测对比分析274.3.3电子水准仪i角的校正304.4电子水准仪系统精度的检验与校正314.4.1系统精度的意义与重要性314.4.2系统精度的检验原理334.4.3系统精度检定的方案设计354.4.4系统精度检定的主要装置-双频激光干涉仪374.4.5系统精度检定的主要装置调校
3、414.5.6系统精度的检验过程424.4.7实验结果及分析444.4.8系统检定的不确定度分析49第五章 结束语525.1结论525.2缺点与展望52致谢54参考文献55附录A 数据处理62 .专业.专注. 第一章 绪论1.1 引言当前世界正在经历一场革命性的变化。正在全球展开的信息和信息技术革命，正以前所未有的方式对社会变革的方向起着决定作用，其结果必定导致信息社会在全球的实现信息革命时代。信息化时代按照托勒夫的观点，第三次浪潮是信息革命，大约从20世纪50年代中期开始，其代表性象征为“计算机”,主要以信息技术为主体，重点是创造和开发知识。随着农业时代和工业时代的衰落，人类社会正在向信息时
4、代过渡，跨进第三次浪潮文明，其社会形态是由工业社会发展到信息社会。第三次浪潮的信息社会与前两次浪潮的农业社会和工业社会最大的区别，就是不再以体能和机械能为主，而是以智能为主。随着信息革命时代，科学技术迅猛发展，特别是微电子技术、电子信号处理技术、计算机技术、激光技术、通信技术、空间技术的发展日新月异。各种科学技术融合发展，相互促进，给各个行业领域都带来了重大变革。在测绘领域，各种信息技术与仪器制造技术的结合，极大地推动了仪器设计、制造及工艺水平的提高，测量设备、测量手段及测量方法得到迅速发展。新的更高精度的测量设备和技术方法相继面世，并广泛应用于各个测量领域，测量自动化，外业一体化的时代正在到
5、来。水准测量自动化的愿望由来已久了，许多的专家和学者为之进行了长期而艰苦的探索。由于水准仪和水准标尺不仅在空间上是分离的，而且两者的距离可以从1米多变化到100米或更大，因此在技术上引起实现电子化读数的困难。1963年Fennel厂研制出编码经纬仪，加上四十年代己经出现的电磁波测距技术和光电技术、计算机技术和精密机械的发展，到八十年代己开始普遍使用电子测角和电子测距技术，然而到八十年代末水准测量还在使用光学水准仪器。直到1990年威特厂首先研制出世界上第一台真正意义上的电子水准仪NA2000，我们才可以说，大地测量仪器己经完成了从精密光机仪器向光机电测一体化的高技术产品的过渡，攻克了大地测量仪
6、器中水准仪电子化读数的最后一道难关。到1994年，蔡司(现在已被Trimble公司收购)、拓普康公司也相继研制成功自己的电子水准仪产品，最近几年，索佳、尼康公司的电子水准仪也推向了市场，这样，就形成了目前测绘仪器市场上的五大电子水准仪系列。 水准测量在大地测量中占有相当重要的位置。尽管出现了三角高程测量和GPS高程测量等一些快速确定高程的手段和技术，但是，它们的精度较低，只能达到三、四等水准测量的精度。对于建立国家高精度的大地控制网或用于高精度高程测量领域，如地壳形变监测、大型工程设备的安装等，几何水准测量仍是不可取代的一种测量手段。电子水准仪的出现，继承了几何水准测量精度高的优点，弥补了作业
7、效率低下的不足，是水准测量仪器的重大创新，它具有测量速度快、精度高、操作简单和容易实现外业一体化的特点，大大减轻了几何水准测量的工作量。国外有统计资料表明，有水准测量经验的工程师使用NA3000电子水准仪的测量速度是使用Ni002的1.6倍，而精度上没有差别。因此，电子水准仪自投放市场以来很快受到用户青睐。随着测量仪器的发展创新，给仪器检定工作也带来了挑战。电子水准仪是新型仪器，它不但秉承了光学水准仪的光学特点，而且集光机电技术于一体，读数原理新颖，而且不同厂家的产品，测量原理不同，条码水准标尺的编码结构也不同。而我们己有的水准仪和水准标尺的检定规和经验，是针对光学水准仪的，鉴于电子水准仪同光
8、学水准仪存在很大的区别，原有的规能否满足电子水准仪检定的需要，是否需要寻求其它的检定手段，有待于进一步研究。虽然电子水准仪在国的应用时间较短，但是，近几年来，国多家单位购进了大量不同品牌的电子水准仪，应用于不同的领域，一方面，这说明了电子水准仪的性能已经得到了国用户的认可，另一方面，这也给仪器检定部门带来了新的课题。目前国对电子水准仪检定方法和手段的研究刚刚起步。近几年召开的全国测绘仪器专业学术讨论会上，多家测绘单位都发表了自己的研究成果，对电子水准仪的性能给予了较高的评价，但对于如何全面地客观地检测其各项功能指标，却很难达成共识。随着电子水准仪在国民经济建设中日趋应用广泛，如何客观评定电子水
9、准仪的综合性能，制定针对电水准仪的国家和行业检定标准，已成为生产和质量管理部门的当务之急。1.2 电子水准仪的发展现状及应用1.2.1电子水准仪的发展现状 迄今为止，几何水准测量是传递高程精度最高的方法，还没有其它方法能替代。但作业进度慢、劳动强度大的不足，是近几十年来测量学者致力解决的问题。机车化水准测量用汽车、摩托车载水准仪、水准标尺，使劳动强度有所降低，作业效率稍有提高，已被不少国家采用。80年代研制的激光水准仪和探测器标尺组成的测量系统，激光水准仪发出水平激光束，安装在标尺上的由光敏二极管组成的探测器上下移动探测激光束，从而获得仪器水平视线在标尺上的读数。该系统标尺结构复杂，精度上只能
10、满足三等水准要求。激光扫平仪扫出激光水平面仅在工程测量中应用。另一解决途径是用倾斜视线替代水平视线的三角水准法，也就是短边测距高程导线，该法能有效地克服地形障碍，作业效率高，尤其在山区、丘陵等困难地区，效益更是明显，可作三、四等水准测量。采用双色测垂直角的快速精密水准测量系统能较好地削弱大气垂直折光的影响，该法正在研制中，如果成功可望作一等水准测量。1990年3月第一台电子水准仪研制成功，这是集电子技术、编码技术、图像处理技术、计算机技术于一体的新型水准仪，代表了水准仪发展方向。为了与电子经纬仪相应，称电子水准仪更确切些，而不叫数字水准仪或电子数字电子水准仪5。近几十年来人们一直致力于如何提高
11、几何水准测量的作业效率。六十年代初由前民主德国大地测量学者开创了摩托化水准测量方法，经二十余年的发展，到1987年，蔡司厂向市场投放了可用作摩托化水准测量主机的水准仪RENI002A，该仪器己使测微器读数能自动完成，但粗读数还需人工读出并按键输入，与精读数一起存入存储器，该仪器在很多国家得到了应用，但是它的体积和重量仍然较大，测量效率也不高，这些都使得它不能达到预期效果。提高水准测量作业效率的另一途径是实现测量自动化。这首先发展的是一种主动法。六十年代末前民主德国德累斯顿大学的大地测量学者曾研制过窄束水平无线电波加主动水准标尺的测量系统，由于当时科学技术水平的限制而未获成功。七十年代至八十年代
12、前西德研制过自动化测量系统，是用扫平仪Telamat与主动水准标尺构成测量系统，前者产生一束水平旋转激光作为测量基准面，后者是由大面积差分光敏二极管组成的探测器，该探测器可沿标尺垂直移动，直至探测到由扫平仪开的激光束平面为止，然后由人工读定标尺读数。试验样机的测量精度达1.4mm/km。上述系统的致命弱点是标尺结构复杂而娇嫩，极易损坏，故未能实现商品化生产。Zetsche的研制工作被看成是无激光束和“电子水准标尺”的“被动”测量方法的开端。他在1966年己经论述了电子水准方法的全部基本特征。特殊标尺图案在像平面上的成像、采样、位移和作为距离函数的物象比例的匹配以及光学传递函数等都在实验样机上首
13、次实现了。因为当时还没有合适的光学传感器或传感行阵，所以标尺上特殊标志的照准还要观测员进行。由于同样原因，随距离改变的物象比例还是用变焦光学系统来补偿的。但是求值和显示己经电子化了。这是由于在仪器中用了增量编码器对标尺像的垂直位移量进行了采样。随着电子电子学的发展，直到发明了CCD工艺，人们才看到了机遇，可以将测量望远镜像平面上的标尺图像转换成电子信息。1990年3月徕卡(Leica)公司推出了世界上第一台电子水准仪NA2000，它是由Gachter,Muller等人组成的研究组研制成功的。他们在NA2000上首次采用电子图像技术处理标尺影像，并以行阵传感器取代测量员的肉眼获得成功。这种传感器
14、可以识别水准标尺上的条码分划，并用相关技术处理信号模型，自动显示与记录标尺读数和视距，从而实现观测自动化。随后卡尔蔡司、拓普康、索佳也先后推出了各自的电子水准仪。到目前为止，电子水准仪已经发展到了第二代产品，精度己经达到了一、二等水准测量的要求。 电子水准仪是一种功能很强的测量系统。操作简单, 测量速度比光学水准仪提高50% 60% , 易于实现外业一体化, 所以肯定是几何水准测量继续发展的方向。今后电子水准仪将改善补偿器的结构与安平精度。电子水准仪之所以能成功, 主要是依赖CCD 技术和电子图象处理技术, 因而今后电子水准仪将随着CCD 技术和电子图象技术的发展而发展。(1)改善玻璃纤维条码
15、标尺的材料；(2)改进测量程序与数据存储软件；(3)增强仪器适应环境的能力。使机系统逻辑增加对其它一些干扰,如亮度变化, 补偿器应力释放, 传感器时性改变等的改正。1.2.2电子水准仪的应用低精度的高程测量可以用三角高程、GPS高程来代替水准测量，方便快捷，在一般工程测量中，光学水准仪使用起来也比较方便。在国外，低精度施工测量盛行使用各种类型的激光定线仪和激光扫平仪。因此电子水准仪定位在中精度和高精度水准测量围。由于电子水准仪优点显著，目前己经广泛应用于路线水准测量、变形监测、水文基准测量、工业测量等各种领域。电子水准仪除了用于一般的路线水准测量和面水准测量之外，在建筑业中也逐渐用来进行持久观测。如国外在维修埃格利绍电站时用电子水准仪进行持久的变形观测，两台NA3000电子水准仪装上了电机用来进行侧向驱动和调焦，对喷注水泥时墩柱的相对上升量进行了一年多的观测。目前瑞士苏黎世联邦技术大学大地航测研究所开发了装有电机的电子水准仪，用它可以持久地采集包括参考点在的多个目标，其优点是可以分析测站点的稳定性，并建立测量设备邻近地区的折光影响模型。电子水准仪也逐渐使用在各种高精度的工业测量中，如国外的加速器建设。加速器工程测量是非常典型的精密工程测量工作，随着用户对加速器性能要求的不断提高，加速器工程测量的精度要求也随之提高。为了满足其高精度的高程要求，国际上许
