在多齒分度臺上研究水準儀補償誤差的檢測方法

李亞娟，閔學鵬，王文濤

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在多齒分度臺上研究水準儀補償誤差的檢測方法

李亞娟，閔學鵬，王文濤

（中國地震局第二監測中心，陜西 西安 710054）

采用了多齒分度臺對自動安平水準儀補償誤差的檢測方法做了研究與分析。在相同條件下，對Ni002、Trimble DiNi、DNA03三種水準儀進行了補償誤差單目標方法和雙目標方法的比測。結果表明，要真實檢測出水準儀的補償誤差值，必須采用雙目標的方法，也可在原有的單目標設備條件下，借助于多齒分度臺進行檢測。

補償誤差；多齒分度臺；單目標法；雙目標法

1 引言

補償誤差是自動安平水準儀的一項重要技術指標，它直接影響儀器的可靠性與準確度。在補償范圍內，儀器處于傾斜狀態時，通過補償元件對儀器的豎軸傾斜量進行補償，保持儀器望遠鏡的視準軸位置不變，補償元件對儀器豎軸傾斜量的未完全補償，即稱為“補償誤差”。準確測得自動安平水準儀的補償誤差值是計量檢定人員和維修人員的重要工作。

2 補償誤差的檢測方法

目前水準儀檢定依據的標準是《水準儀檢定規程》（JJG 425—2003），規程中補償誤差的檢測方法有兩種，即單目標法和雙目標法。

2.1 無測微器儀器（DSZ3級）補償誤差的檢測（單目標法）

將被檢儀器整平在微傾臺上，對準測微光管，使儀器十字絲與測微光管橫絲吻合。旋轉微傾臺縱向測微器，每次按約等于2′角值微傾，在補償工作范圍內，從先+～﹣，后﹣～+的順序進行檢定。每傾斜一個角值時，用測微光管照準儀器十字絲讀數2次，取平均值，求得儀器縱向補償誤差α，同理，用微傾臺橫向測微器按上述操作，求得儀器橫向補償誤差β，分別取各方向的最大偏差值作為檢定結果。計算公式為：

△=（α）max·λ0.

△=（β）max·λ0.（3）

式（3）中：0為測微平行光管測微器格值。

2.2 有測微器儀器（DSZ1、DSZ05）補償誤差的檢測（雙目標法）

A、B —可調焦光管；C—被檢儀器；E—兩維微傾臺。

用縱向微傾臺手輪，將儀器向A目標傾斜一個+′角后照準A、B目標進行讀數；然后向A目標傾斜一個﹣′角后照準A、B目標進行讀數。傾斜的角度按儀器圓氣泡標稱角值8′/2 mm而定，不足8′的按出廠給出的補償范圍指標而定。則被檢儀器豎軸縱向傾斜后A、B兩目標高差為：

將微傾臺縱向傾角歸零，用橫向手輪按上述操作方法，得出儀器豎軸橫向傾斜后A、B兩目標高差為：

儀器的補償誤差計算公式為：

式（4）（5）中：△±α、△±β為儀器補償誤差，″；為A、B兩目標的間距，m；為系數，206 265″。

數字水準儀補償誤差的檢定方法與第二種方法相同，A、B兩專用可調焦光管分劃板為條碼分劃。

3 測試方案

多齒分度臺是一種高精度的角位移設備，結構穩定可靠，復位精度高，可作為定角度分度。將儀器安置在配有多齒分度臺的檢定臺上，儀器的軸隨著多齒分度臺的移動而移動，在移動到8個不同位置（0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°）時，分別用儀器照準光管目標觀測儀器在豎軸鉛垂、豎軸縱向分別傾斜±8′、豎軸橫向分別傾斜±8′狀態下的視線高，連續觀測6次。

根據單目標方法中公式（1）和（2）直接計算出儀器在8個不同位置處各個方向的補償誤差值。

根據雙目標方法可知，檢定補償誤差需要有相對180°放置的A、B兩個目標，現可把儀器在0°、45°、90°、135°位置處的測試作為A目標，儀器在180°、225°、270°、315°位置處的測試分別作為相對應的B目標，由此測試方案即得到了0°~180°、45°~225°、90°~270°、135°~315°這4組雙目標方法的測試數據。根據雙目標方法的公式（4）和（5）可計算得到4組補償誤差值。

為了使測試結果更具有說服力，儀器選用精度較高且廣泛應用于一等水準測量的蔡司Ni002光學水準儀、天寶Trimble DiNi數字水準儀和徠卡DNA03數字水準儀分別進行測試。

4 對比測試結果

按照上面的測試方案，在同一環境、同一水準儀標準裝置、同一觀測人員等條件下，對3種水準儀進行補償誤差測試。測試結果表明，不論是光學水準儀還是數字水準儀按照單目標方法檢測時，儀器在不同的位置上補償誤差的結果是不同的，每個位置上偏前方向和偏后方向大小相同，符號相反，偏左方向與偏右方向大小相同，符號相反；3種儀器按照雙目標的方法檢測時，各得到的四組儀器補償誤差結果基本是一致的，每個方向上最大偏差在0.03.

盡管儀器按照單目標方法在不同的位置處的補償誤差值不同，但三臺儀器的測試結果都具有一些共同點：儀器在0°和270°兩個位置上的偏前和偏后方向的補償誤差相同，90°和180°兩個位置上偏前和偏后方向的補償誤差相同，45°和225°兩個位置上偏前和偏后方向的補償誤差相同，且與雙目標的結果一致，135°和315°兩個位置上，偏前和偏后方向的補償誤差分別是8組結果中最大或最小的。儀器在0°和90°兩個位置上的偏左和偏右方向的補償誤差相同，180°和270°兩個位置上偏左和偏右方向的補償誤差相同，135°和315°兩個位置上偏左和偏右方向的補償誤差相同，且與雙目標的結果一致，45°和225°的兩個位置上，偏左和偏右方向的補償誤差分別是8組結果中最大或最小的。

根據上面的結論和雙目標的計算公式可知，單目標方法與雙目標方法檢測結果不一致的主要原因是儀器整平在檢定臺后，儀器轉向不同的位置時，豎軸在同樣的傾斜狀態下，儀器視準線的變化量是不同的。但按照雙目標方法檢測得到的每組補償誤差結果卻是相同的。

5 結論

本文采用了多齒分度臺裝置，使用一個光管模擬了雙目標檢測方法，并且同時檢測得到了4組補償誤差值，結果表明，不論儀器處于任何位置，按照雙目標方法檢測得到的結果都是相同的，這種方法的測量模式與野外水準測量的模式相同，能真正反映出儀器的補償誤差對實際測量結果的影響程度，所以雙目標的檢測方法是比較科學合理的。

2095－6835（2019）07－0132－02

TH761.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.07.132

〔編輯：王霞〕