自動安平水準(zhǔn)儀路線布設(shè)精度測定淺析

莊成榮

浙江榮勝工具有限公司 浙江 金華 321035

水準(zhǔn)儀是建立水平視線測定地面兩點(diǎn)間高差的儀器。借助于微傾螺旋獲得水平視線的一種常用水準(zhǔn)儀。作業(yè)時先用圓水準(zhǔn)器將儀器粗略整平,每次讀數(shù)前再借助微傾螺旋,使符合水準(zhǔn)器在豎直面內(nèi)俯仰,直到符合水準(zhǔn)氣泡精確居中,使視線水平[1-2]。路線布設(shè)精度測定是新水準(zhǔn)儀和經(jīng)過大修的水準(zhǔn)儀必須進(jìn)行試驗(yàn)工作,目的是為了保證水準(zhǔn)儀處于正常工作狀態(tài)。

1 水準(zhǔn)路線的試驗(yàn)分析

1.1 試驗(yàn)流程分析 經(jīng)過各項(xiàng)檢驗(yàn)的新水準(zhǔn)儀和經(jīng)過大修的水準(zhǔn)儀,都應(yīng)該作布設(shè)水準(zhǔn)路線的試驗(yàn)。這種試驗(yàn),除能夠測出一公里路線的中誤差外,還能取得有關(guān)水準(zhǔn)儀制造(大修)質(zhì)量的綜合特性,檢查使用條件下儀器調(diào)校的穩(wěn)定性,查明各零部件的工作缺陷和確定該水準(zhǔn)儀使用規(guī)則。試驗(yàn)過程中,首先應(yīng)當(dāng)確定i角的不變性及放置和搬動水準(zhǔn)儀時不可避免的機(jī)械振動所造成的補(bǔ)償娛差。為此,i角一天至少要測三次,即工作開始前,中午休息前和工作結(jié)束時。在這種情況下,只能在試驗(yàn)開始前改正一次i角。如果比較所得結(jié)果,i角變化很大(一天之內(nèi)大于5″),這表明調(diào)整裝置的制造質(zhì)量不合格,那么這種儀器必須送去修理或者使用這種儀器寸要使水準(zhǔn)儀到各標(biāo)尺的距離嚴(yán)格一致[3]。

補(bǔ)償誤差必須在布設(shè)水準(zhǔn)路線開始之前和結(jié)束之后測定。對于高精度水準(zhǔn)儀,在30或50m的距離上進(jìn)行補(bǔ)償器誤差的測定；對其它種類的水準(zhǔn)儀,在75或l00m距離上進(jìn)行測量就足夠了。如果測得的補(bǔ)償淚差值比測量誤差值大兩倍,則說明補(bǔ)償器或擺的吊架固定得不理想,這樣的水準(zhǔn)儀也應(yīng)送到工廠修理。

1.2 試驗(yàn)應(yīng)注意的問題 試驗(yàn)時應(yīng)當(dāng)檢查整平用水準(zhǔn)器的調(diào)校質(zhì)量和各種照明條件下光學(xué)測微器分劃板的象質(zhì)。進(jìn)行國家檢查試驗(yàn)寸,要查明是否適于調(diào)校及其簡便程度,以及操作機(jī)構(gòu)配置的方便程度。進(jìn)行野外檢查試驗(yàn)時,要對布設(shè)水準(zhǔn)路線寸完成主要工序所需的時間作出工時測定。

應(yīng)當(dāng)沿著運(yùn)輸繁忙的有緩坡的鐵路干線或公路干線上布設(shè)水準(zhǔn)路線,因?yàn)樵谶@種條件下能最大限度地查明補(bǔ)償器的主要缺陷。應(yīng)將水準(zhǔn)路線分成每公里一段,在每一測段的兩端點(diǎn)上要埋設(shè)地下水準(zhǔn)標(biāo)石。水準(zhǔn)路線的總長度不得小于10km。按照一、二、三、四等水準(zhǔn)測量細(xì)則中的所有規(guī)定,用往返測布設(shè)水準(zhǔn)路線。根據(jù)補(bǔ)償誤差的大小選擇用水準(zhǔn)器整平水準(zhǔn)儀的方法[4]。

2 中高等精度水準(zhǔn)儀和工程水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)

2.1 中等精度水準(zhǔn)儀和工程水準(zhǔn)儀檢驗(yàn) 檢驗(yàn)中等精度水準(zhǔn)儀和工程水準(zhǔn)儀時,要測定水準(zhǔn)標(biāo)石之間的標(biāo)準(zhǔn)高差值,其潠差不得大于被檢驗(yàn)水準(zhǔn)儀所固有的允許中娛差的30%。由下式計(jì)算每公里水準(zhǔn)路線的中誤差。

式中：

Δ：各測段中被測量的高差對標(biāo)準(zhǔn)值的偏差；

S：測段長度,以公里計(jì)；

n：測段的個數(shù)。

2.2 高精度水準(zhǔn)儀檢驗(yàn) 檢驗(yàn)高精度水準(zhǔn)儀寸,如果布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)多角路線有困難,可以采用下述方法。在實(shí)地上布設(shè)周長2-3km的閉合水準(zhǔn)路線,在路線上埋設(shè)三個水準(zhǔn)標(biāo)石,將水準(zhǔn)路線分成各約一公里長的測段。用被檢驗(yàn)的水準(zhǔn)儀以往返測的方法測量閉合水準(zhǔn)路線上的高差不少于十次[5]。

在這種情況下,由下面兩個公式計(jì)算中誤差η(以公里為單位)

式中：f為閉合水準(zhǔn)路線的閉合差；

n為閉合差的個數(shù),

S為水準(zhǔn)路線的周長(以公里計(jì))。

式中：

v：按測段測得的高差對卒差后的平均值之差；

S：測段長度,以公里計(jì)；

k：測段的個數(shù)；

n：測程數(shù)。

可以根據(jù)測站上的高差測量誤差mh計(jì)算控制值(以公里為單位),但在這種情況下必須考慮到,根據(jù)公式算出的或者直接在測站上測得的誤差值mk將因受尺樁(或標(biāo)石)上的標(biāo)尺安置傾斜和偏心*誤差mH和標(biāo)尺底部對標(biāo)尺分劃軸線的不水平和不垂直誤差**mH的影響而改變。

式中：

b：標(biāo)尺讀數(shù)：

v：標(biāo)尺讀數(shù)寸標(biāo)尺對垂直位置的傾角,

a：標(biāo)尺安置的偏心量。

考慮到觀測水準(zhǔn)氣泡時存在有水準(zhǔn)器調(diào)整誤差和大的視差,可以假定,利用水準(zhǔn)器安置標(biāo)尺的精度不會超過5-6′。假定標(biāo)尺的平均讀數(shù)為1.5m,沒有尺墊時安置標(biāo)尺的平均偏心差不超過2cm,那么可得：

其中,誤差的主要部分是由標(biāo)尺安置的偏心造成的。標(biāo)尺底部對標(biāo)尺分劃軸線的不水平和不垂直誤差不應(yīng)超過0.05mm。考慮到這是一個為整個底部規(guī)定的最低限差,故可以認(rèn)為因瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺的底部不水平和不垂直的中誤差,將不超過±0.020mm。在利用尺墊時,這些誤差的影響不大,可以不顧及。

布設(shè)水準(zhǔn)路線時,進(jìn)行了工時的測定。除此而外,使用Ni-A3水準(zhǔn)儀按一等水準(zhǔn)測量程序布設(shè)的是18km的水準(zhǔn)路線,但是水準(zhǔn)儀到標(biāo)尺距離的系統(tǒng)性不等值達(dá)5-10m。在每個測段的端點(diǎn)上這些積累的不等值,在最后兩個測站上加以抵償。

眾所周知,在視線長超過30m時,折光會迅速增大。在測定測站上的高差測量中誤差時,這種影響沒有充分地表現(xiàn)出來,那只是由于檢驗(yàn)時的觀測工作是在最好的條件下進(jìn)行的。

3 結(jié)語

對觀測工作進(jìn)行的工時測定表明,視線長30m時布設(shè)水準(zhǔn)路線的速度快20-50%,這是由于每個測站上的觀測量減少了二分之一,而照準(zhǔn)標(biāo)尺分劃的過程也加快了。檢驗(yàn)工作還證明,用i角固定不變的自動安平水準(zhǔn)儀布設(shè)水準(zhǔn)路線,勿需嚴(yán)格遵守視線長度相等的規(guī)定,也不會降低精度。