《第五章4精密水准仪》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章4精密水准仪（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 .精密水准仪及其使用精密水准仪的特点 精密水准标尺的构造特点 Wild N3精密水准仪简介 自动安平水准仪简介 电子数字水准仪简介上一讲应掌握的内容一、精密测角的误差来源及影响 大气层密度的变化对目标成像稳定性的影响日出以后，大约13h；日落前3h；夜间平衡稳定 大气透明度对目标成像清晰的影响 雾大看不清 水平（旁）折光的影响白天与黑夜影响方向相反；视线要离开障碍物远些 照准目标的相位差上午与下午影响方向相反温度变化对视准轴的影响采用按时间对称排列的观测程序来削弱 外界条件对觇标内架稳定性的影响 （同上）上一讲应掌握的内容 水平度盘位移的影响 （照准部按规定的转动方向先预转1周 ）上半
2、测回顺转照准部，下半测回逆转照准部 照准部旋转不正确的影响 偏心差和行差，需对镜接合读数与合理测行差 照准部水平微动螺旋作用不正确的影响 最后照准时旋进微动螺旋 垂直微动螺旋作用不正确的影响在水平角观测时不使用垂直微动螺旋照准 照准和读数误差 两次照准读数、目标的背景好、两次接合读数、多余观测、 采光的位置适当、旋进测微轮读数等上一讲应掌握的内容 三轴误差及其影响 （在一测回的观测过程中不得重新调焦）视准轴误差和水平轴倾斜误差在盘左、盘右读数的平均 值中可以得到抵消。 垂直轴倾斜误差不能通过盘左、盘右观测结果的平均值 消除影响。削减措施：测回间重新整平仪器；对水平方向观测值施加垂直轴倾斜改正数
3、。 度盘分划线和测微分划尺的分划误差的影响各测回的起始方向应均匀地分配在水平度盘和测微分 划尺的不同位置上。第五章 .精密水准仪及其使用包括：精密水准仪和因瓦合金水准尺气泡式的精密水准仪、自动安平的精密水准仪、数字 水准仪以及相应的因瓦合金水准尺。国产的水准仪系列：DS05、DS1、DS3、DS10；对于自动安平水准仪在DS后加Z。精度：每公里往返高差中数的偶然中误差近口的精密水准仪：如：德国蔡司的Ni007，瑞士威特 的N3 精密水准仪的种类很多一、精密水准仪的特点1.高质量的望远镜光学系统精密水准仪的放大倍率大于40倍，物镜的孔径大于 50mm。 2.坚固稳定的仪器结构由特殊的合金钢制成，
4、在仪器上套有起隔热作用的防护 罩 3.高精度的测微器装置 光学测微器可以读到0.lmm，估读到0.0lmm 4.高灵敏的管水准器 管水准器的格值为10/2mm，有倾斜螺旋装置 5.高性能的补偿器装置我国水准仪系列及基本技术参数二、精密水准标尺的构造特点1.当空气的温度和湿度发生变化时，水准标尺分划间的 长度必须保持稳定，或仅有微小的变化。一般精密水准尺的分划是漆在因瓦合金带上，因瓦 合金带则以一定的拉力引张在木质尺身的沟槽中，这样 因瓦合金带的长度不会受木质尺身伸缩变形影响。水准 标尺分划的数字是注记在因瓦合金带两旁的木质尺身上 。 2.水准标尺的分划必须十分正确与精密，分划的偶然误 差和系统
5、误差都应很小。当前精密水准标尺分划的偶然中误差一般在8llm 。 3.水准标尺在构造上应保证全长笔直，并且尺身不易 发生长度和弯扭等变形。标尺的木质尺身均应以经过特殊处理的优质木料制 作。在水准标尺的底面钉有坚固耐磨的金属底板。二、精密水准标尺的构造特点(续)4.在精密水准标尺的尺身上应附有圆水准器装置，观测 时使水准标尺保持在铅直位置。 5.为了提高对水准标尺分划的照准精度，水准标尺分划 的形式和颜色与水准标尺的颜色相协调。一般精密水准标尺都为黑色线条分划，与浅黄色的尺 面相配合，有利于观测时对水准标尺分划精确照准。 有扶尺环的装置，借助竹竿等以便扶尺者使水准标尺稳 定在垂直位置。 在精密水
6、准测量作业时，水准标尺应竖立于特制的具有 一定重量的尺垫或尺桩上。三、Wild N3精密水准仪简介望远镜物镜的有效孔径为50mm，放大倍率为40倍，管状 水准器格值为10/2mm。N3精密水准仪与分格值为10mm 的精密因瓦水准标尺配套使用，标尺的基辅差为 301.55cm。在望远镜目镜的左边上下有两个小目镜，它 们是符合气泡观察目镜和测微器读数目镜1望远镜目镜 2水准气泡反光镜 3倾斜螺旋 4调焦螺旋 5平行玻璃板测微螺旋 6平行玻璃板旋转轴 7水平微动螺旋 8水平制动螺旋 9脚螺旋 10脚架三、Wild N3精密水准仪简介(续)转动倾 斜螺旋，使符合 气泡观察目镜的水准气 泡两端符合，则视
7、线 精 确水平，此时可转动测 微螺旋使望远镜目镜中 看到的楔形丝夹准水准 标尺上的148分划线，也 就是使148分划线平分楔 角，再在测微器目镜中 读出测微器读数653(即 6.53mm)，故水平视线在 水准标尺上的全部读数 为148.653cm。当平行玻璃板与水平视线正交时，水准标尺上读数应为在两 相邻分划148与149之间，此时测微分划上读数为5mm，而不 是0。转动测微螺旋，平行玻璃板作前俯，使水平视线向下平 移与就近的148分划重合，这时测微分划尺上的读数为 6.50mm,而水平视线的平移量应为6.505mm，最后读数为: a=148cm+6.50mm-5mm 即 a=148.650c
8、m-5mm由上述可知，每次读数中应减去常数5mm,但因在水准测量 中计算高差时能自动抵消这个常数，但读数、记录、计算过 程中都可以不考虑这个常数。但在单向读数时就必须减去这 个初始读数。 光学测微器的测微工作原理四、自动安平水准仪简介1测微器 2圆水准器 3脚螺旋； 4保护玻璃 5调焦螺旋 6制动扳把 7微动螺旋 8望远镜目镜 9水平度盘读数目镜主要特征：光学补偿器自动安平 Ni007 四、自动安平水准仪简介(续)光学补偿补偿 器 光学补偿补偿 器6是一块等腰直角棱镜，用弹性薄簧片悬挂形成 重力摆，以摆轴为中心可以自 由摆动，在重力作用下，最后 静止在与重力方向一致的位置 上。 光学补偿补偿
9、器的原理当仪仪器整平时时，补偿棱镜在位置，使 来自水平方向的光线A转向180，最后进 入十字丝分划板横丝，此时补偿棱镜仅起 转向作用，不起补偿作用。当仪器向前倾 ，即望远镜物镜端向下倾斜一个小角度 时，望远镜目镜随同十字分划板向上位移a ，此时，补偿棱镜产生与视准轴倾斜相反 的方向摆动，在重力的作用下最后静止在 位置。当补偿棱镜摆动最后静止在位置 时，将来自水平的光线A，经180转向 后平移了距离a，再经过转向和成像的倒置 而正确地进入仪器倾斜后的十字丝分划板 横丝处，从而达到了补偿的目的。 四、自动安平水准仪简介(续)设计时只要使补 偿镜的悬挂长度 等于物镜焦距的 一半即可。五、电子数字水准
10、仪简介主要特征：由传感器识别条形码水准标尺上的条形码 分划，经信息转换处理获取观测值，并以数字形式显 示或存储在计算机内。观测时，经自动调焦和自动置平后，水准标尺条形码分划 影像射到分光镜上，并将其分为两部分：其一是可见光，通过 十字丝和目镜，供照准用；其二是红外光射向探测器，它将望 远镜接收到的光图像信息转换成电信号，并传输给信息处理机 ，与机内原有的关于水准标尺的条形码本源信息进行相关处理 ，从而得出水准标尺上水平视线的读数，并在屏幕显示 。五、电子数字水准仪简介(续)自动数字读数原理水准标尺的伪随机条码图像已事先被存储在电子水准仪中作 为参考信号。 将CCD输出的带测量信息的一片段视频信
11、号，经模数转换后 送至信息处理芯片与事先准备好的参考信号进行计算。 如至上而下的比较，当两信号相同时（相关系数最大），读 数就可以确定。 由于标尺到仪器的距离不同，条码在探测器上成像的宽窄也 将不同，随之电信号的“宽窄”也将改变。于是引起上述相关的 困难 采用二维相关法来解决，也就是根据精度要求以一定步距改 变仪器内部参考信号的“宽窄”，与探测器采集的测量信号相比 较，如果没有相同的两信号，则再改变，再进行一维相关， 参考信号的“宽窄”与视距是对应的，故二维相关中，一维是 视距，另一维是视线高。有相关法、几何法、相位法之分，下面介绍相关法DL-301数字水准仪面板功能主菜单总图总结 精密水准仪
12、的特点： 高质量的望远镜光学系统（ 40倍， 50mm ） 坚固稳定的仪器结构（有起隔热作用的防护罩） 高精度的测微器装置（使用楔形丝照准，直读到0.lmm ）；用测微器比直接读多读5cm,在高差中消除。但在单向读数时就必须减去这个常数。 4. 高灵敏的管水准器或高性能的补偿器装置 精密水准标尺的构造特点： 分划必须十分正确与精密，有因瓦合金带 标尺应保证全长笔直，由优质木料制作 尺身上附有圆水准器装置 多数有基本分划和辅助分划。有10cm分划(基辅差30155)和 5cm分划(基辅差60650)之分， 5cm分划注记比实际数值大了 一倍，故测得的高差值必须除以2。只有基本分划的通常时5cm分
13、划的精密水准标尺。结束再见！威特老N3倒像微倾式精密水准仪精密水准尺徕卡新N3正像精密水准仪拓普康电子水准仪 DL-111C我国水准仪系列及基本技术参数技术参数项目水准仪系列型号 S05S1S3 每公里往返平均高 差中误差 望远镜放大率 望远镜有效孔径 管状水准器格值 测微器有效量测范 围 测微器最小分格值0.5mm 40倍 60mm 10/2m m 5mm 0.1mm1mm 40倍 50mm 10/2 mm 5mm 0.1mm3mm 30 倍 42m m 20/ mm自动安平 水准仪补 偿性能补偿范 围 安平精度 安平时 间8 0.1 2s8 0.2 2s8 0.5 2s线条分划的分格值有l
14、0mm和5mm两种。分格值为10mm的如图（a），它有两排分划， 尺面右边一排分划注记从0300cm，称为基本 分划，左边一排分划注记从300600cm称为辅 助分划，同一高度的基本分划与辅助分划读数相 差一个常数（3.0155m），称为基辅差，水准测 量作业时可以用以检查读数的正确性。分格值为5mm的如图（b），它也有两排分划， 但两排分划彼此错开5mm ,所以实际上左边是单 数分划，右边是双数分划，也就是单数分划和双 数分划各占一排，而没有辅助分划。木质尺面右 边注记的是米数，左边是分米数，整个注记从 0.15.9m，分划注记比实际数值大了一倍，所 以测得的高差值必须除以2才是实际的高差值。 精密水准标尺的构造特点要识别一串数字中某一个数字，可用十个 0 9 数字模板对一串数字中某一个数字（如第一 个数字4）逐个进行套合、配准。比较“待识别的数 字”与“数字模板”之间的相似性，以判断待识别的 数字。显然是4最优。数字相关0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4
