09-测距仪检校

测量工程与装备系:范百兴2020年1月18日电磁波测距仪的检校本次课程主要内容：发射、接收、照准三轴平行性发光管相位不均匀性测距内符合标准偏差测距频率及其开机特性周期误差检定仪器常数检定一、发射、接收、照准三轴平行性2.检定方法在距全站仪50m～100m的距离上，安置反射棱镜。照准目标，观察返回信号显示图形的大小。对于无图形显示的仪器，可辨别返回信号声音的大小。转动微动螺旋，找出返回信号强度最大时的位置，此时望远镜十字丝应与棱镜中心或觇板标志重合。§4.11电磁波测距仪的检定1.目的和要求为了便于野外作业，测距仪的发射、接收光轴应与望远镜的照准轴重合或平行。以便望远镜照准目标后，能返回最大的测距信号。二、发光管相位不均匀性2.检定方法在室内检定平台约50m处安置反射棱镜，全站仪照准反射棱镜或对应的标牌中心进行三次测距，分别读数取平均值作为中心值，记下此时水平和垂直度盘的观测值。然后旋转微动螺旋，分别按上、下、左、右方向，每次偏调0.5′进行三次测距，分别读数取平均值，总的偏调范围为20′§4.11电磁波测距仪的检定1.目的和要求测距仪发光管相位不均匀性会引起测距的照准误差。了解发光管相位不均匀性的大小和区域，以便对测距仪的质量控制提供依据对于三轴关系稍差的仪器，以返回信号强度最大处为中心位置进行偏调。3.检定限差设测距仪测距标准偏差的标称值为，则发光管相位不均匀性的检定以仪器测距固定标准偏差标称值a为限差。§4.11电磁波测距仪的检定二、发光管相位不均匀性三、测距内符合标准偏差1.目的和要求为了考查测距仪的测量稳定性，需进行测距内符合标准偏差的检验。此项检验一般要求在大气条件比较稳定的室内基线上进行。§4.11电磁波测距仪的检定2.检定方法在约50m的基线上安置反射棱镜，一次照准后，连续测距并记录20次，获得20个测量值:19)(1][2012iiDDnvvm内3.检定限差内符合标准偏差的检定值应小于仪器测距固定标准偏差标称值的1/4，即:4/am内§4.11电磁波测距仪的检定四、测距频率及其开机特性测距频率校准装置全站仪光电转换器频率计温控室§4.11电磁波测距仪的检定考查实际测距频率是否和标称值相一致，如有偏差，给出频偏改正值。1、测距频率的校准目的和要求校准方法频率计预热1~2小时后，将光电转换器的输出端与频率计输入端用高频电缆连接，光电转换器加电，将其接收端置于全站仪前合适的接收位置，全站仪处于频率测试或测距信号状态。从频率计上共读数30次结束。取30个频率读数的平均值作为测距频率校准结果。即：30301iiff§4.11电磁波测距仪的检定固定测距频率固定的标称值f0上，根据测距频率实际校准结果f，其相对频偏计算公式为：ffff0动态测距频率在仪器显示屏上也同步读取计算频率fci，共计30次取平均值，有：30301ciciffffffc§4.11电磁波测距仪的检定相对频偏的计算校准限差ppm210215000030150000301500000060ffff2、测距频率开机特性目的和要求如果说测距频率校准是为了考查测距频率的准确性，那么测距频率开机特性的检验则是为了考查测距频率的稳定性，即在一定时间内考查测距频率的变化情况。§4.11电磁波测距仪的检定在上述测距频率的校准过程中，曾从频率计上读取30个测距频率数据，从中选取最大频率读数fmax、最小频率读数fmin，则按下式计算固定测距频率的开机特性：0minmaxffffv式中：f0—为固定测距频率标称值，Hz。检定限差测距频率开机特性的限差是110-6，如果超限，则需全站仪送专业维修中心进行修理。§4.11电磁波测距仪的检定五、周期误差检定§4.11电磁波测距仪的检定1、目的和要求测距仪周期误差检定的目的主要是为了确定周期误差幅值A和初相位，以便根据周期误差的幅值对仪器质量性能做一评价2、检定装置在室内建一30m~50m长的平台，平台高约1.2m。在平台上铺设因瓦带尺，为棱镜在平台上移动提供长度基准。平台一端建有仪器墩，仪器架设应与反射棱镜基本同高。§4.11电磁波测距仪的检定全站仪D1dd123inDi棱镜重锤3、检定方法§4.11电磁波测距仪的检定数据采集周期误差检定时，反射棱镜在平台上以均匀的间距（d）移动，移动总长不小于一个测距精测尺长，其中移动间距一般为测距精测尺长的1/20至1/40考虑测量误差V和周期误差的影响，则各段距离的准确值可表示为：如果全站仪至棱镜1位置的距离的近似值及改正值分别为D1’和x1，d可在因瓦带尺上读得或由双频激光干涉仪提供，因此为已知值，则全站仪至各棱镜位置的准确距离又可表示为：上述两式相减，经整理有以下误差方程：iiiiAVDD0sindixDDi111iiiDdiDAxV1sin101数据处理§4.11电磁波测距仪的检定令：、，则误差方程变化为：式中：x1、X、Y为未知参数；常数0cosAX0sinAYiiiifYXxVcossin1iniDdiDf122YXA)(arctg0XY3][0nVVm当观测数n大于3时，即可由误差方程组成法方程，按最小二乘法求解未知参数x1、X和Y，从而进一步求得周期误差的幅值A和初相位：求出未知参数后，即可解算出周期误差检定时距离观测值的误差改正数Vi，并按下式计算周期误差检定单位权标准偏差：周期误差的幅值A小于测距固定标准偏差标称值a的1/2。检定结果如超出该限差，属首次检定的应作不合格处理；属后续检定或使用中检验的，应在检定证书中注明，并提供周期误差改正公式。§4.11电磁波测距仪的检定六、测程检验光电测距仪的测程是指在一定大气能见度的条件下，测距仪在一定数量的棱镜配合下所能测出符合精度要求的最远距离。大气能见度是指以天空为背景正常人视力可能见到的暗色目标物的最大水平距离，在近地层大气中，其能见度受水汽、浮尘烟雾等悬浮物的影响。在测距仪发射功率一定的条件下，距离测程一方面与大气能见度有关，另外与反射棱镜的质量有关。在规定的大气能见度下，保证测距精度时测距仪测出的最远距离应满足标称最大测程的指标，即满足标称最大测程时的一次测距标准偏差应不大于归算到该测程的标称标准偏差。§4.11电磁波测距仪的检定1.基线法检验根据大气能见度，选择与仪器标称指标中单棱镜、最大测程相对应的基线距离。在该基线两端架设仪器和棱镜，进行10次测距，测定气象参数并进行气象改正、仪器常数改正并换算为平距，然后与基线值进行比较计算一次测距标准偏差：10)(101200iiDDm§4.11电磁波测距仪的检定2.内部符合法对于无法提供基线值的测程试验，可通过一组经过气象改正的观测值计算一次测距标准偏差。如选择一个合适的场地，观察返回信号的大小进行相应的镜站移动，直到镜站到达仪器标称的测程。在此距离上，连续进行10次观测。按下式计算一次测距标准偏差：9)(10120iiDDm§4.11电磁波测距仪的检定1、仪器加常数改正加常数是因全站仪的测距相位起算面与仪器在距离测量时的几何对中位置不一致而引起的，a为仪器的几何对中位置，a’为测距相位起算面。两者之间距离为C，即为仪器加常数改正数。C标石A标石Ba′ab′Kb七、仪器常数检定§4.11电磁波测距仪的检定2、仪器乘常数改正仪器乘常数改正是指与距离成正比关系的固定改正系数。它的成因比较复杂，气象改正和测距频率改正也是与距离成正比的改正，但在与已知基线比测中发现，在施加气象改正和频率改正之后，有时还有明显的乘常数改正系数。研究表明，测距乘常数与测距频偏有关，也与气象改正不彻底、发光管相位不均匀性等因素有关。DRCDC全站仪的测距加、乘常数一般在野外基线上按检定规程实测而得。如果加常数为C，乘常数为R，则对全站仪测距值D的改正公式为：§4.11电磁波测距仪的检定3、六段法的提出d1d2dn……d§4.11电磁波测距仪的检定nCdCdnii1各段距离观测值di和总距离d满足关系：对上述公式移项可以得到：11nddCnii设测距标准偏差为，根据误差传播定律可导出改正数中的标准偏差为dcmnnm2)1()1(一般要求其标准偏差要小于测距标准偏差的一半，即要求：21)1()1(2nn§4.11电磁波测距仪的检定5.6n解之可得：3、六段法的提出检定基线六段比较法测定测距仪的加、乘常数，需要有一条高精度的野外测距基线。测距基线作为测量标准，将长度传递到测距仪上。测距基线的长度一般为几千米，为了保证长度传递的准确性，基线上各点应采用强制对中装置。§4.11电磁波测距仪的检定4、六段比较法检定加、乘常数法的提出在长度为1km左右测距基线上选择7个点（6段边）。为了提高加、乘常数的测定准确度，增加多余观测条件，观测时采用6段全组合测量，测出任二点间的距离共计21条边长。§4.11电磁波测距仪的检定检定方法设在基线段上经过气象改正、斜平改正的距离观测值为Di，相应的基线值为Di0，考虑测距误差的影响和加、乘常数（C、R）的改正，则有：RDCvDDiiii0§4.11电磁波测距仪的检定数据处理RDCfviii其中，i=1，2，．．．，n因此有误差方程：niniiinininiiiiiDDnfDfDnR1122111)()(niniiinininiiiniiiiDDnfDDDfC112211112)()(§4.11电磁波测距仪的检定根据误差方程可组成法方程。该法方程实际上是以C和R为未知参数的二元方程，可解得以下加常数C和乘常数R：RDCfviii每条边观测值的残差为：求得C、R值之后，由上式可计算误差改正数vi，因此测距单位权标准偏差m0为：2][0nvvm§4.11电磁波测距仪的检定CQmm0CniniiiniiCDDnDQ112212)(RQmm0RniniiiRDDnnQ1122)(进一步可得加乘常数的标准偏差mC和mR为：误差方程是假设有加、乘常数的共同影响，此假设是否能成立，需要进行显著性检验。因加、乘常数对距离的影响表现为线性形式，故采用线性相关的显著性检验，线性相关系数r的计算公式为：niniiiniiiffDDffDDr112_2_1__)()()])([(nDDnii1nffnii1显著水平=0.05时自由度和线性相关系数临界值边数n21201918自由度n-219181716相关系数r0.4330.4440.4560.468线性相关显著性检验§4.11电磁波测距仪的检定当rr时，乘常数R不显著，此时可不考虑乘常数影响，直接计算加常数C。即误差方程中R=0，可导出以下加常数C的计算公式：nfCnii11][0nvvm测距单位权标准偏差m0为：)1(][Cnnvvm加常数C测定标准偏差mC为：§4.11电磁波测距仪的检定如果加、乘常数检定结果超出上述限差要求，应检查野外基线上距离测量时是否存在测量粗差，必要时需重测。加乘常数检定限差nDDnii1设野外基线比测中参与加、乘常数计算的平均边长为：)(DbamD测距标准偏差的标称值（a+bD）求出平均边长的标准偏差：2/0Dmm测距单位权标准偏差m0要小于的1/2：§4.11电磁波测距仪的检定特点六段解析法不需要已知基线，只能检定仪器的测距加常数C。ijijijVCDD检定原理六段解析法的数据采集与六段比较法完全相同，按6段全组合测量的方法，测出任二点间共计21条边的距离观测值,经改正后任二点间的观测值为Dij，考虑测距误差和测距加常数C的改正，则任二点间的准确距离为：5、六段解析法检定加常数§4.11电磁波测距仪的检定设1号点至其他点的距离