对经纬仪检定装置测量不确定度评定的探讨

魏鹄志

(广东省清远市质量计量监督检测所,广东清远 511500)

对经纬仪检定装置测量不确定度评定的探讨

魏鹄志

(广东省清远市质量计量监督检测所,广东清远 511500)

本文主要对经纬仪检定装置测量不确定度进行了分析,可供同行参考。

经纬仪 测量不确定度 检定

1 概述

(1)检定依据:JJG414—2003《光学经纬仪》检定规程;(2)环境条件:温度(20±5)℃,相对湿度≤75%;(3)检定标准:经纬仪综合检验仪;(4)被测对象:DJ1型的经纬仪。一测回水平方向标准偏差最大允许误差0.8″,一测回竖直角标准偏差最大允许误差:2.0″。(5)测量过程:用多齿分度台进行一测回水平方向测角不确定度的检定。将被检仪器安置在多齿分度台上,用综合检定仪系统中心光管给出的十字目标为照准目标进行测量。再用多齿分度台加综合检验仪竖直角标准器进行一测回竖直角标准测角不确定度的检定,取最大值与最小值之差为竖直角测角不确定度。

2 数学模型

表1 测量值表

表2 测量值表

标式中:Φi为各水平方向测角误差;a0为平均零位读数;a1为各受检点正倒镜读数平均值;a标为多齿分度台标准角值。

(2)竖直角数学公式:

式中:ai为各竖直角测角误差;Δ1为各受控点目标正倒平均读数;k为测回数(取k=1);Δ标为标准角的实际值;Δ0为水平方向值。

(3)灵敏系数:

3 不确定度的来源水平角

(1)多齿分度台最大间隙误差引起的不确定度分量:u1(B类);(2)水平角检定装置稳定性引起的不确定度分量:u2(B类);(3)观测照准误差引起的不确定度重复性分量:u3(A类);(4)平均零位读数误差引起的不确定度测量重复性分量:u4(A类)竖直角;(5)多齿分度台最大间隙误差引起的不确定度分量:u5(B类);(6)竖直角检定装置稳定性引起的不确定度分量:u6(B类);(7)标定照准误差引起的不确定度测量重复性分量:u7(A类);(8)光管视准线不稳定性统计值误差的不确定度分量:u8(B类);(9)平均零位读数引起的不确定度测量重复性分量:u9(A类)。

4 不确定度分量的评定

(1)多齿分度台最大间隙误差引起的不确定度分量u1评定。根据检定证书提供的信息,多齿分度最大间隙误差:0.3″,在半宽度为0.3″的区间内均匀分布,包含因子半宽度a=0.3″。

(2)水平角检定装置稳定性引起的不确定度分量u2评定。水平角检定装置的稳定性(含读数误差)0. 2″,则在4h内连续观测取6次标准偏差平均值,即

表3 测量值表

(3)观测照准误差引起的不确定度测量重复性分量u3评定。主要通过测量重复性。选一台DJ1经纬仪在JSJ综合检查仪上连续测量10次水平角15°39'7.8″照准观测,得测量值见表1。

(4)平均零位读数误差引起的不确定度分量u4评定,主要通过测量重复性得到。

选一台DJ1经纬仪在JSJ综合检查仪上连续测量10次水平角00°00'00″照准观测,得测量值见表2。

(5)多齿分度台最大间隙误差引起的不确定度分量u5评定。在JSJ综合检验仪上用同一台多齿分度台检查水平角和竖直角的一测回误差。根据检定证书提供的信息,多齿分度台最大间隙误差:0.3″,在半宽度a=0.3″的区间内服从均匀分布,包含因子则:u5=u1=0.17″。

(6)竖直角检定装置稳定性引起的不确定度分量u6评定。水平角检定装置的稳定性(含读数误差)0.5″,则在4h内连续观测取4次标准偏差平均值,即

(7)标定照准误差引起的不确定度测量重复性分量u7评定。主要通过测量重复性得到。选一台DJ1经纬仪在JSJ综合检查仪上连续测量10次竖直角15°39'7. 8″检定观测,得测量值见表3。

(8)光管视准线不稳定性统计值误差引起的不确定度分量u8评定。根据检定证书提供的信息,光管视准线不稳定性统计值误差为0.14″,在半宽度a=0.14″的范围内服从均匀分布,包含因子,则:

(9)平均零位读数误差引起的不确定度测量重复性分量u9评定,主要通过测量重复性。选一台DJ1经纬仪在JSJ综合检查仪上连续测量10次,竖直角水平方向观测,得测量值。

5 合成标准不确定度的评定

合成标准不确定度计算:

6 扩展不确定度

水平角的扩展不确定度:U=kuc1=0.4″(k=2);垂直角的扩展不确定度:U=kuc2=0.64″(k=2)。