在多齿分度台上研究水准仪补偿误差的检测方法

李亚娟，闵学鹏，王文涛



在多齿分度台上研究水准仪补偿误差的检测方法

李亚娟，闵学鹏，王文涛

（中国地震局第二监测中心，陕西 西安 710054）

采用了多齿分度台对自动安平水准仪补偿误差的检测方法做了研究与分析。在相同条件下，对Ni002、Trimble DiNi、DNA03三种水准仪进行了补偿误差单目标方法和双目标方法的比测。结果表明，要真实检测出水准仪的补偿误差值，必须采用双目标的方法，也可在原有的单目标设备条件下，借助于多齿分度台进行检测。

补偿误差；多齿分度台；单目标法；双目标法

1 引言

补偿误差是自动安平水准仪的一项重要技术指标，它直接影响仪器的可靠性与准确度。在补偿范围内，仪器处于倾斜状态时，通过补偿元件对仪器的竖轴倾斜量进行补偿，保持仪器望远镜的视准轴位置不变，补偿元件对仪器竖轴倾斜量的未完全补偿，即称为“补偿误差”。准确测得自动安平水准仪的补偿误差值是计量检定人员和维修人员的重要工作。

2 补偿误差的检测方法

目前水准仪检定依据的标准是《水准仪检定规程》（JJG 425—2003），规程中补偿误差的检测方法有两种，即单目标法和双目标法。

2.1 无测微器仪器（DSZ3级）补偿误差的检测（单目标法）

将被检仪器整平在微倾台上，对准测微光管，使仪器十字丝与测微光管横丝吻合。旋转微倾台纵向测微器，每次按约等于2´角值微倾，在补偿工作范围内，从先+～﹣，后﹣～+的顺序进行检定。每倾斜一个角值时，用测微光管照准仪器十字丝读数2次，取平均值，求得仪器纵向补偿误差α，同理，用微倾台横向测微器按上述操作，求得仪器横向补偿误差β，分别取各方向的最大偏差值作为检定结果。计算公式为：

△=（α）max·λ0.

△=（β）max·λ0.（3）

式（3）中：0为测微平行光管测微器格值。

2.2 有测微器仪器（DSZ1、DSZ05）补偿误差的检测（双目标法）

A、B —可调焦光管；C—被检仪器；E—两维微倾台。

用纵向微倾台手轮，将仪器向A目标倾斜一个+´角后照准A、B目标进行读数；然后向A目标倾斜一个﹣´角后照准A、B目标进行读数。倾斜的角度按仪器圆气泡标称角值8´/2 mm而定，不足8´的按出厂给出的补偿范围指标而定。则被检仪器竖轴纵向倾斜后A、B两目标高差为：

将微倾台纵向倾角归零，用横向手轮按上述操作方法，得出仪器竖轴横向倾斜后A、B两目标高差为：

仪器的补偿误差计算公式为：

式（4）（5）中：△±α、△±β为仪器补偿误差，″；为A、B两目标的间距，m；为系数，206 265″。

数字水准仪补偿误差的检定方法与第二种方法相同，A、B两专用可调焦光管分划板为条码分划。

3 测试方案

多齿分度台是一种高精度的角位移设备，结构稳定可靠，复位精度高，可作为定角度分度。将仪器安置在配有多齿分度台的检定台上，仪器的轴随着多齿分度台的移动而移动，在移动到8个不同位置（0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°）时，分别用仪器照准光管目标观测仪器在竖轴铅垂、竖轴纵向分别倾斜±8´、竖轴横向分别倾斜±8´状态下的视线高，连续观测6次。

根据单目标方法中公式（1）和（2）直接计算出仪器在8个不同位置处各个方向的补偿误差值。

根据双目标方法可知，检定补偿误差需要有相对180°放置的A、B两个目标，现可把仪器在0°、45°、90°、135°位置处的测试作为A目标，仪器在180°、225°、270°、315°位置处的测试分别作为相对应的B目标，由此测试方案即得到了0°~180°、45°~225°、90°~270°、135°~315°这4组双目标方法的测试数据。根据双目标方法的公式（4）和（5）可计算得到4组补偿误差值。

为了使测试结果更具有说服力，仪器选用精度较高且广泛应用于一等水准测量的蔡司Ni002光学水准仪、天宝Trimble DiNi数字水准仪和徕卡DNA03数字水准仪分别进行测试。

4 对比测试结果

按照上面的测试方案，在同一环境、同一水准仪标准装置、同一观测人员等条件下，对3种水准仪进行补偿误差测试。测试结果表明，不论是光学水准仪还是数字水准仪按照单目标方法检测时，仪器在不同的位置上补偿误差的结果是不同的，每个位置上偏前方向和偏后方向大小相同，符号相反，偏左方向与偏右方向大小相同，符号相反；3种仪器按照双目标的方法检测时，各得到的四组仪器补偿误差结果基本是一致的，每个方向上最大偏差在0.03.

尽管仪器按照单目标方法在不同的位置处的补偿误差值不同，但三台仪器的测试结果都具有一些共同点：仪器在0°和270°两个位置上的偏前和偏后方向的补偿误差相同，90°和180°两个位置上偏前和偏后方向的补偿误差相同，45°和225°两个位置上偏前和偏后方向的补偿误差相同，且与双目标的结果一致，135°和315°两个位置上，偏前和偏后方向的补偿误差分别是8组结果中最大或最小的。仪器在0°和90°两个位置上的偏左和偏右方向的补偿误差相同，180°和270°两个位置上偏左和偏右方向的补偿误差相同，135°和315°两个位置上偏左和偏右方向的补偿误差相同，且与双目标的结果一致，45°和225°的两个位置上，偏左和偏右方向的补偿误差分别是8组结果中最大或最小的。

根据上面的结论和双目标的计算公式可知，单目标方法与双目标方法检测结果不一致的主要原因是仪器整平在检定台后，仪器转向不同的位置时，竖轴在同样的倾斜状态下，仪器视准线的变化量是不同的。但按照双目标方法检测得到的每组补偿误差结果却是相同的。

5 结论

本文采用了多齿分度台装置，使用一个光管模拟了双目标检测方法，并且同时检测得到了4组补偿误差值，结果表明，不论仪器处于任何位置，按照双目标方法检测得到的结果都是相同的，这种方法的测量模式与野外水准测量的模式相同，能真正反映出仪器的补偿误差对实际测量结果的影响程度，所以双目标的检测方法是比较科学合理的。

2095－6835（2019）07－0132－02

TH761.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.07.132

〔编辑：王霞〕