精确检测经纬仪水准度的方法

1．外观及各部件功能相互作用

目视观察和试验，结果应满足光学经纬仪的通用技术要求。

2．水准器轴与竖轴的垂直度

将被检光学经纬仪安装在检定台上并精确整平，旋转照准部使其管状水准器与任意两脚螺旋连线平行，调整脚螺旋使水准气泡精确居中，旋转照准部180°，观测气泡位置，取气泡位置偏移量的一半为垂直度偏差。

其垂直度偏差不得超过水准器格值的1／2。

3．照准部旋转正确性

精确整平光学经纬仪，使竖轴铅垂，读取照准部上的管状水准器水准气泡两端读数；顺时针方向旋转照准部，每隔45°读取水准气泡一次，顺时针方向进行两周检定。

逆时针方向旋转照准部，每隔45°读取水准气泡一次，进行两周检定。

取每一周中对径位置读数的平均值，取四周检定中最大值与最小值之差为照准部旋转的正确性。其结果应符合表2－2的要求。计算实例见表3－5。

【检定计算实例】

表3－5 照准部旋转正确性

照准部旋转正确性误差20．4－19．8＝0．6（格）。

4．望远镜分划板竖丝的铅垂度

在距离被检光学经纬仪4m左右处悬挂一垂球，其悬丝必须细直，垂球浸在油或水内，以防摆动。

精确整平光学经纬仪，观察分划板竖丝是否与垂球悬丝平行，使竖丝上端与垂线影像重合。观察竖丝下端，不应有目力可见的不重合现象。

望远镜分划板竖丝的铅垂度也可用校正过的平行光管内的十字丝进行上述检定。

5．光学测微器行差

1）DJ07、DJ1、DJ2级经纬仪

DJ07、DJ1级经纬仪水平度盘以0°0′起始，每隔30°20′进行检定；竖直度盘在60°～120°和240°～300°范围，每隔30°进行检定。DJ2级经纬仪水平度盘从0°0′起始，每隔45°进行检定。

（1）将测微器指标线对正零分划线，转动度盘变换按钮将度盘置于整置位置，用微动螺旋使整置位置的分划线A与对径分划线（A±180°）符合，见图3－2。旋转测微器使A线与A±180°线精确符合并在测微器刻度尺零端读数，重复两次取平均值记作a1。

图3－2

（2）旋转测微器，使分划线A－t（t为度盘分划线格值）与（A±180°）刻划精确符合并在测微器刻度尺末端读数，重复两次取平均值记作b1。

（3）旋转测微器，使度盘分划线A与（A±180°－t）刻划线精确符合并在测微器刻度尺末端读数，重复两次取平均值c1。

以上读数大于零端刻划时，读数值为正；小于零端刻划线时，读数值为负。

测微器行差r按下列公式计算：

式中：n—检定位置数。

其结果应符合表3－2的要求，检定结果实例计算见表3－6。

【检定计算实例】

表3－6 水平度盘光学测微器行差

续表

2）带光学测微器的DJ6级经纬仪

水平度盘每隔45°进行检定。

（1）转动度盘变换按钮，将水平度盘置于整置位置，测微器指标线对正零分划线，用微动螺旋将度盘分划线精确对准指标线。

（2）旋转测微器，使相邻度盘分划线对准指标线并读取测微器末端读数，重复两次取平均值记作m1。

行差r用下式计算：

式中：t——度盘分划线格值；

n——检定位置数。

3）带尺显微镜DJ6级经纬仪

水平度盘每隔45°进行检定。

将带尺的零分划线与度盘零分划线重合，转动微动螺旋，使相邻度盘分划与带尺的零分划线重合并在带尺末端读数，重复两次取平均值记作m1。

行差仍按式（16）计算。

6．光学测微器隙动差

将测微器旋转至起始位置，旋转水平微动螺旋使对径分划线符合或使度盘分划线与指标线重合。

测微器旋出少许，然后旋进使水平度盘对径分划线符合或使度盘分划线与指标线重合并读数，重复两次取平均值记作a。

测微器旋进少许，然后旋出使水平度盘对径分划线符合或使度盘分划线与指标线重合并读数，重复两次取平均值记作b。

计算每一次旋进与旋出值之差，按下式求出该受检点位置的隙动差d：

将测微器置于中间和终了位置，重复上述检定，取3个位置上的最大隙动差为检定结果，其结果应符合表3－2的要求。

7．视准轴与横轴的垂直度

在室内布置两支光轴在同一水平线、相差180°的平行光管，其中一支须装有格值不大于30″的分划板，检定装置见图3－3。

图3－3

精确整平经纬仪，以盘左位置瞄准平行光管Ⅰ的十字丝分划板中心，固定照准部，纵转望远镜180°，用竖丝中心位置，在平行光管Ⅱ的分划板横丝上读取格值b1。

旋转照准部180°，以盘右位置重复上述检定并读取格值b2。

视准轴与横轴的垂直度按下式计算：

式中：t——平行光管Ⅱ分划板横丝格值（″）。

其结果应符合表3－2的要求。

视准轴与横轴的垂直度也可用多齿分度台加一个平行光管检定。

8．横轴与竖轴的垂直度

将带有十字丝分划板的平行光管按图3－4布置，平行光管Ⅰ和平行光管Ⅱ大致处于同一铅垂直面内。高、低两光管相对水平方向的夹角约为30°，两夹角对称度小于30′。

精确整平经纬仪，以盘左位置瞄准平行光管Ⅰ的十字丝分划板中心，向下旋转望远镜，在平行光管Ⅱ的横丝上读取望远镜十字丝竖丝所在位置的格值A（以实际刻划为准）；以盘右位置重复上述操作并读取格值B。此为一测回。

横轴与竖轴垂直度按下式计算：

图3－4

式中：t——平行光管Ⅱ分划板横丝格值（″）；

β——平行光管与水平方向的夹角。

这一检定应不少于3个测回，取平均值为最后结果。其结果应符合表3－2的要求。

9．竖盘指标差

精确整平经纬仪，以盘左位置用望远镜分划板十字丝横丝瞄准水平位置平行光管十字丝分划中心，符合水泡符合，然后读取竖直度盘读数，取两次读数的平均值L；望远镜翻转180°旋转照准部，以盘右位置重复上述检定，取两次读数的平均值R。

竖直指标差Ⅰ按下式计算（公式的选择见仪器说明书）：

或

其结果应符合表3－2的要求。

10．望远镜调焦运行误差

将经纬仪安置在检定台上，照准管内安置不少于5块分划板的准线仪（或准线光管），各分划板十字丝中心应严格在一条直线上（或有微小误差但有其修正值），如图3－5所示。

图3－5

调节经纬仪照准部和准线仪微调螺丝，使经纬仪与准线仪无穷远和最短视距十字丝中心重合。

以盘左位置从最短视距到无穷远对各目标逐个瞄准，并读取水平角读数，再从无穷远到最短视距进行上述检定作为返测，取各点往返测读数的平均值为Li。

以望远镜盘右位置重复上述检定，取平均值Ri。

视轴各点的找准差按下式求得：

望远镜调焦运行误差按下式计算：

取ΔCi绝对值最大值为检定结果，其结果应符合表3－2的要求。计算实例见表3－7。

当准线仪（或准线光管）中各目标分划板严格准直后，可通过直接比对检出调焦运行误差。

【检定计算实例】

表3－7 望远镜调焦运行误差

最大值Ci＝2．7″

11．照准部偏心差和水平度盘偏心差

1）照准部偏心误差

精确整平经纬仪，照准部顺时针方向空转一周，从0°开始每转45°固定照准部，读记水平度盘测微器。首先使对径分划线重合，读数t，然后用指标线同边的分划线与指标线重合，读数t′。连续进行3周（每周为一组）称为往测。

往测完成后进行返测，逆时针方向空转照准部一周，从315°开始，每转45°在水平度盘测微器上读数t和t′，连续进行3周。

整个检定过程连续进行，禁止使用水平微动螺丝，往测时，照准部只许顺时针方向旋转；返测时，照准部只许逆时针方向旋转，因此水平度盘位置不必严格要求，准确到度即可。

检定结果的计算如下：(www.xing528.com)

每一位置Vi按下式计算：

式中：Vi——受检位置对径分划线至指标线2倍距离的角值表示。

在每一受检位置取其往返测Vi得平均值为其检定结果，记作Vi。根据所得Vi值进行下列计算：

式中：n——检定位置个数；

d——横轴到对称轴的距离。

按下式求出偏心方向与度盘零刻线的夹角P（正弦曲线第一次上升时与对称轴的交点的横坐标值，所在象限按表3－8规则给出）：

式中：MΔi——检定位置的度盘读数。

表3－8 象限位置表

按下式给出偏心差的幅值：

或

按下式求得计算值V0：

检定结果实例计算见表3－9、表3－10。

以度盘位置为横坐标，以Vi为纵坐标画出折线图，再将V0的值按其相应度盘位置标在图上，并把它们连成一条光滑的正弦曲线，根据计算结果得到Vi最大变化和Vi与光滑曲线的差值。

【检定计算实例】

表3－9 照准部偏心差

注：返测未列表格，计算方法相同。

表3－10 照准部偏心差v值计算实例

2）水平度盘偏心差

在照准部偏心差检定结束后，紧接着按上述方法进行度盘偏心差的检定，并且要保证照准部不动。每隔45°进行检定，检定方法与检定照准部偏心差相同，只是每一整置位置是由转动度盘变换钮进行的。

检定结果的计算如下：

设正弦曲线上的点距离对称轴的最大距离f1（偏心差幅值），偏心方向与度盘零刻线的夹角为P1，根据所得的Vi值进行下式计算。

按下式求出Pi值：

按下式给出偏心差的幅值：

或

按下式求得计算值V′0：

设A为照准部旋转中心，B为水平度盘旋转中心，C为水平度盘分划中心，有上述检 定 知 AC ＝ f，BC ＝ f1，∠ACB ＝ P － P1，则 f2＝ AB ＝，因此：

F＝f1＋f2

照准部偏心差和水平度盘偏心差Vi的最大变化量不得超过60″，Vi值对正弦曲线的最大偏差值不得超过60″，2F应符合表3－2的要求。

12．光学对中器视准轴与竖轴的同轴度

对于光学对中器安置在仪器基座上的经纬仪，固定照准部，转动基座，观测距经纬仪0．6m和1．5m处分划板上的最大变化量；对于光学对中器安置在仪器照准部上的经纬仪，固定基座，转动照准部，观测距经纬仪0．6m和1．5m处分划板上的最大变化量。取上述检定所得的最大变化量绝对值的平均值的一半为检定结果，其结果应符合表3－2的要求。

同轴度也可以用光学对点器检定仪进行检定。

13．竖盘指标自动补偿误差

将经纬仪安置在带微倾工作台上，使经纬仪望远镜与平行光管物镜相对排列，其视轴大致水平并基本重合，整平经纬仪。

以平行光管分划板十字丝为目标，调整微倾装置，使经纬仪先后处于5个状态（经纬仪竖轴位于铅垂、前倾、后倾、左倾、右倾2′的整置状态为i＝1，2，3，4，5）。每个状态进行2个测回（测回号j＝1，2）。读取竖直度盘读数Lij、Rij，得各状态正、倒镜读数平均值Lij、Rij。计算各状态的天顶距或竖盘指标差：

或

式中：Zi——第i状态的天顶距；

Ii——第i状态的竖盘指标差。

以竖轴铅垂时天顶距和竖盘指标差读数为基准，按下式计算天顶距和竖盘指标差变化量：

式中：ΔZi——第i状态的天顶距的变化量；

ΔIi——第i状态的竖盘指标差变化量。

取ΔZi（或ΔIi）的绝对值最大值为检定结果，其结果应符合表2－2的要求。

14．一测回水平方向标准偏差（室内方法）

在仪器墩周围放置四台平行光管（f≥550mm），其视轴均须通过仪器墩中心轴线，各平行光管方向的安排以能反映尽量多的水平度盘直径数为原则。

将经纬仪安置在仪器墩上（见图3－6），仔细整平后，对四台平行光管在一个时间段内作方向观测，其测回数及各测回的水平度盘整置位置按表3－11规定。

3－6 Ⅰ－Ⅳ平行光管方向目标

正镜位置时将经纬仪瞄准平行光管Ⅰ，按表3－11规定整置水平度盘位置。

表3－11 水平度盘位置整置规定

将照准部顺时针方向旋转1～2周后精确瞄准平行光管Ⅰ，设i为方向号、j为测回号，读水平度盘读数Lij，并依次对平行光管Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ进行水平度盘读数，得Lij（对DJ07、DJ1、DJ2级仪器需读数两次取平均值），以上试验组成上半测回。

DJ07、DJ1、DJ2级仪器须作归零方向观测。

以倒镜位置逆时针方向旋转照准部1～2周后，按上半测回方向号的相反顺序操作，读取水平度盘读数Rij，组成下半测回。

一测回方向值按公式（39）计算：

式中：（i）j——j测回的i方向的方向值，单位为度（°）、分（′）、秒（″）；

Lij——j测回的i方向的水平度盘正镜位置读数，单位为度（°）、分（′）、秒（″）；

Rij——j测回的i方向的水平度盘倒镜位置读数，单位为度（°）、分（′）、秒（″）。

以平行光管Ⅰ为起始方向的方向值按公式（40）计算：

式中：（i）j′——j测回的以平行光管Ⅰ为起始方向的方向值，单位为度（°）、分（′）、秒（″）；

（Ⅰ）j——j测回的平行光管Ⅰ的方向值，单位为度（°）、分（′）、秒（″）。

各方向平均值按公式（41）计算：

各测回中各方向值的最或然误差Δij按公式（42）计算：

消除起始方向系统误差的所有方向值的最或然误差平方和［VV］按公式（43）计算：

一测回水平方向标准偏差m H按公式（44）计算：

以6测回为例的试验记录及计算表格见表3－12。

表3－12 一测回水平方向标准偏差试验记录及计算表格

15．一测回竖直角 标准偏差

对于DJ07、DJ1级经纬仪，以测回竖直角标准偏差必须检定；对于其他级经纬仪，根据用户需求确定是否检定。

在一测回观测过程中，竖盘指标差的变化不得超过表3－13规定：

表3－13 竖盘指标差的变化

一测回竖直角标准偏差用竖直角检定装置检定，检定装置如图3－7所示。该装置在±30°范围内不少于5个目标，每个目标的方向值应为非整读数，它们与水平方向的夹角构成标准竖直角α标i。

图3－7

检定时，将经纬仪安置在检定台上并精确整平，依次对各目标进行盘左和盘右观测，得观测值Lij和Rij。在每一位置观测时，读数两次取平均值。

竖盘指标差Iij按式（20）或式（21）计算，则可求出各目标观测值aij：

上述操作为一测回，共进行2～4测回。

竖直度盘各点的分度误差φij按下式求得：

式中：aij——各测回各目标观测值；

ai0——各测回水平方向观测值；

a标——各目标与水平方向夹角标准值。

竖直度盘各点的方向误差：

一测回竖直标准偏差按下式求得：

式中：m——测回数；

n——受检目标数。

一测回竖直角测角标准偏差检定结果的数据处理见表3－14（以两测回为例），其结果应符合表3－2的要求。

取φij中最大值和最小值之差为测角示值误差：

一测回竖直角标准偏差作为判定经纬仪合格与否的主要指标，测角示值误差只给出实测数据。

表3－14 一测回竖直角标准偏差及测角示值误差

续表

一测回竖直角标准偏差：

测角示值误差：Δ＝φmax－φmin＝1．3－（－1．1）＝2．4″