数字水准仪的应用研究

2016-10-26王子健樊志强徐光伟

山东工业技术 2016年20期

关键词：水准测量安平标尺

王子健，樊志强，徐光伟

（山东省煤田地质局第一勘探队，山东滕州 277500）

数字水准仪的应用研究

王子健，樊志强，徐光伟

（山东省煤田地质局第一勘探队，山东滕州 277500）

从1990年开始，因为数字水准仪的速度快、精度高并且操作起来也很简单等优点，数字水准仪被广大用户认可，并且渐渐的在变形监测和工业测量等领域应用，现有已经是水准测量仪器发展的时候。处于起步阶段的国产数字水准仪经过近 30 年人类的大量研究逐渐实现了读数的数字化，相信随着经济发展的需求以及新的编码原理的提出，我国将会在未来不久研制出拥有自主知识产权的水准仪。

数字水准仪；研究；数字化

0 前言

目前，现代的科学技术发展的非常迅速，在测量方面，采用的设备、方法以及手段都在进步。在工程测量里，精度要求较高使用的硬件以及软件等仪器都在不断的出现，并且在各个工程测量的领域都被迅速的采用，所以，在测量的精度要求比较高的工程里，所使用的手段一直都在进步。数字水准仪所采用的技术已经是比较靠前的了，它拥有很多优点，例如：测量精度高，测量效率高等，用不了多久，数字水准仪就会将光学水准测量仪器代替掉。

1 数字水准仪的基本原理

1.1 数字水准仪的基本组成

电子水准仪其实就是数字水准仪，它的发展是以自动安平水准仪为基础的，目前，各个厂家生产时所采用的结构都是一样的，它的组成包括：自动安平补偿装置、电光学机器部分以及电子设备，其中的电子设备组成又包括：读取电子元件，单片微处理机和数据处理软件等，电子测量使用时使用的标尺采用的是条形码。因为专利权这方面的问题，所以各个公司都会标尺的电子读数以及编码方式。

1.2 数字水准仪的基本工作原理

目前，数字水准仪选用的图像数据处理系统、仪器内图像装置识别器和采用编码标尺这三种自动电子读数方法的基本测量原理是相似的，标尺在表明不同地方的尺面时是通过使用不一样宽度的条码组合来实现的，在照准调焦以后，一方面，经过望远系统、分光镜以及调焦镜以后，水准尺上的编码图像在分划板上成像，另一方面，光电的转换是在线阵CCD上进行的，模数转化系统是在转换成电信号以后进行的，然后，微处理器把输入的数字信号储存起来，使其以一个确定的形式和内存标准码对比一下，这样就可以知道编码标尺的读数。以前，测量时的准确度不高，会产生较大的误差，现在，采用数字水准仪进行测量，不仅测量的更加精确，产生的误差也很小，而且不会因为人的因素产生误差，读数还可以通过按键自己生成，并且进行处理，使内部和外部成为一体的，劳动的强度降低了，工作效率也被提高了。

电子水准仪也就是数字水准仪，其根本的组成包括光学机械部分、电子设备预计自动安平补偿装置。电子设备的组成有光电传感器线阵CCD、调焦编码器、显示器件和单片微处理器等。它的发展是以自动安平水准仪为基础，如果采用以前的水准标尺，数字水准仪就可以作为一个简单的自动安平水准仪进行测量工作。不过这个时候得到的数值不够准确。在无光学测微器的时候，数字水准仪要和普通的标尺一起使用，这样，得到的数值就会更加精确。

2 数字水准仪在测量工程中的应用

在对“陆态网络”的框架进行确定的时候，要先考虑所要实行项目的总体要求，在计划里，确定的基准站水准联测共有209个。对于高程联测的基本原则必须要遵守，即：对基准网站进行水准联测时，采取那个阶段的水准观测纲要要根据在几等的水准路线附近。在2010年，我们国家使用Di Ni03数字水准仪和别的观测设备实现了对14个基准网站进行水准联测，根据相关的数据， 5个基准网站里在测量时得到的数值所产生的误差都很小，都在限差范围里，这个可以说明，数字水准仪在水准联测时所测得的数据都是很精确的。

2.1 仪器预热问题

测量仪器在最开始测量时，如果没有进行预热，测量的速度就会比较慢，而且读出的数据也不准确，所以，在仪器进行测量前，要根据其性能特点以及测量区域里的环境对所需要使用的设备进行提前预热，在所需使用的设备的性能都已经稳定了，再进行测量。

2.2 光线问题

很多情况都会使读数产生误差，例如：光线太强烈、不均匀或者标尺的部分被遮挡等，在野外的状况下，要使标尺完全的暴漏，不能被任何东西遮挡任何部位，并且还要使成像清晰稳定。根据相关的实验能够得到：任何物体遮挡标尺，如果一起能够读数数据，那么数据的误差在0.5mm左右，遮挡的部位越多，读数的误差就会越大；动态物质对标尺的遮挡产生的影响比较小，所以当测量时处在野外时，要最大限度的使标尺不被遮挡。