第4章精密距离测量概要.ppt

第4章 精密距离测量 1、钢尺丈量的精度 钢尺丈量时的尺长方程为： 式中：α、β为钢尺的线胀系数。β以下个系数和α比甚少，可以忽略不计 在丈量地面距离时，应进行温度、倾斜、读数及拉力等项的改正。在悬空丈量时还应考虑垂曲改正。若只考虑前四项误差，且等影响的情况下，设每项误差均为m0，则可容易求得温度测定误差mt、倾斜测定误差mh、读数误差mR、拉力误差mp 所对应的量值： 第4章精密距离测量 第4章精密距离测量 (2)提高丈量精度的措施 系统性刻划误差可通过检定后加以改正；偶然性刻划误差很难全部消除，可对尺子用Ⅰ级线纹米尺逐段进行检查，分析刻划的偶然误差。 若尺长方程对 t 求导且不计β项,则 第4章精密距离测量 二、专门精密量距设备 对于较长的距离一般用高精度的测距仪测距（±0.1mm+0.2ppm·D），而精密工程中对于较短的距离（几米～几十米，甚至更短）的测量主要用铟瓦尺。在精密工程的距离测量中，往往是根据精度、距离大小的不同，制作专门的量具仪器和工具，以满足精密工程测距的精度要求，这些仪器和工具有如下特点： 1、适用于预先设置好的固定点距离的丈量，采用因瓦线尺悬空测定的方法。（距离一般较短、一端固定、另一端施加拉力） 第4章精密距离测量 三、读数显微镜 用因瓦尺量距的误差源主要有： 读数误差； 尺长鉴定误差； 温度改正数误差； 高差改正数误差； 拉力误差等项。 第4章精密距离测量 对于24米的因瓦线尺： 尺长鉴定误差约为5微米； 温度改正数误差，在土1℃时，约为1微米。 在工程测量条件下，高差改正数误差一般可以设法避免，设拉力误差为10克，它引起长度误差约10微米，而目估读数的误差约为100微米，显得相当大。在丈量长距离时读数误差是偶然误差，积累慢，而那些系统误差积累快。但在丈量短距离时读数误差显得比其它误差都大。 第4章精密距离测量 为了减小读数误差可以利用读数显微镜或其它测微装置。在修建粒子加速器时，丈量长度时用专门制作的读数显微镜读数，使用普通显微镜目估读数也可取至0.02毫米。如果用测微显微镜，则读数可取至0.01毫米或0.001毫米，但工作速度要慢。实际上工作中采用高精度的测微显微镜，但这样做并不能显著提高总的量距精度。 第4章精密距离测量 测量距离时，利用J2型经纬仪代替显微镜读数也可以提高 读数精度。如图，在标志处垂直于测线的方向上，距标志 2.062米的地方架设经纬仪，利用这经纬仪测量尺上刻划（设 为a）及标志中心点O 在经纬仪中心J 的水平角（设为β）则 ao两点间的水平距离为： 也就是说角值β为100″时， ao的水平距离为1毫米， 如果测量该水平角的精 度为3″，则由此引起的 长度误差为0.03毫米， 这种方法在大多数场合都 可采用。 第4章精密距离测量 在环形控制网中需要测量狭长三角形的高。图3-6就是丈量这种高的工具。它的主体是一根因瓦杆，其一端与一接插件联着，通过它把因瓦杆一端精确地与对中孔连接。固瓦杆的另一端上镶嵌着一段分划尺。通过另两个控制点引张一根弦线，此弦线在分划尺上方通过，弦线相对于分划尺的位置由读数显微镜测量，这种杆尺的长度不超过2米，量距精度可达15-20微米。 第4章精密距离测量 四、因瓦测长仪(DISTINVAR) 该仪器的主体是因瓦钢丝，但读数测微方法与一般因瓦线尺不同，它的两端是专用接插件，一端与安在标志上的插口联接，另一端与专用测微装置的插口联接。测微装置安置在另一标志上( 图3-7 )。张力由一个平衡重通过杠杆传递给因瓦钢丝，杠杆可以绕支点旋转，支点可以前后移动。刃口形支点的摩擦力很小。 第4章精密距离测量 第4章精密距离测量 五、高精度电磁波测距仪 工程测量工作中高精度丈量几百米以上的距离最好用克恩(KERN)厂生产的Mekome-ter ME3000或ME5000电磁波测距仪。ME3000用氙闪光灯作光源，精测频率约为500MHz，即“电子尺”长度为0.3米，用光学机械装置改变光路长度的方法测量相位。因此测距的偶然误差很小，中误差约为0.2毫米，又因为有较好的晶体稳频装置及考虑测站