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影響數(shù)字水準(zhǔn)儀精度測量因素有哪些
影響數(shù)字水準(zhǔn)儀精度測量因素有哪些
數(shù)字水準(zhǔn)儀是由光學(xué)機(jī)械部分和電子設(shè)備組成,其誤差除由以上兩項(xiàng)單獨(dú)所產(chǎn)生的而外,還包括二者組合產(chǎn)生的誤差。其中光學(xué)機(jī)械部分產(chǎn)生的誤差已被大家所熟知。主要包括a、圓水準(zhǔn)器誤差;b、調(diào)焦透鏡運(yùn)行誤差;c、豎軸傾斜引起的視準(zhǔn)軸誤差;d、自動(dòng)補(bǔ)償器的補(bǔ)償誤差。以下主要討論電子設(shè)備和二者組合所產(chǎn)生的誤差 。
1線陣探測器(CCD)的物理特性引起的誤差
1.1光線的強(qiáng)弱引起條碼標(biāo)尺影像對比度的誤差影響
數(shù)字水準(zhǔn)儀是根據(jù)條碼影像在探測器上的位置和比例進(jìn)行測量的,CCD的物理特性決定其在光線過強(qiáng)或過弱、條碼標(biāo)尺表面光照不均勻、觀測瞬間強(qiáng)光閃爍、外界熱閃爍等情況下,都會(huì)大大降低標(biāo)尺成像的對比度,也會(huì)造成局部失真,這將造成測量誤差,甚至無法讀數(shù)。
1.2人工光線的影響
徠卡NA系列數(shù)字水準(zhǔn)儀的探測器是利用紅外光部分(CCD陣列對紅外光最敏感)接收和檢測條碼影像的。因此,在人工光線下進(jìn)行測量時(shí),如紅外光成份較弱時(shí),會(huì)造成測量誤差,甚至無法讀數(shù)。而在這方面,蔡司DINI系列數(shù)字水準(zhǔn)儀是采用可見光接收和檢測條碼影像,所以不受此影響。
2信號分析和處理的誤差
2.1信號分析方法的誤差
徠卡NA系列數(shù)字水準(zhǔn)儀采用相關(guān)法進(jìn)行測量,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),儀器內(nèi)存儲(chǔ)的參考信號(偽隨機(jī)碼)與測量信號(偽隨機(jī)碼)的相關(guān)(對齊)精度約為碼元寬度(或碼的波長)的1%。條碼標(biāo)尺的碼元寬度為2.025mm,因此相關(guān)精度約為0.02mm。
2.2最大相關(guān)系數(shù)計(jì)算的誤差
數(shù)字水準(zhǔn)儀相關(guān)時(shí),在精度相關(guān)搜索區(qū)域內(nèi),測量信號與參考信號帶全八位數(shù)被相關(guān),因?yàn)閮尚盘柕恼穹煌?最大相關(guān)系數(shù)是在高度和距離坐標(biāo)系內(nèi)逐點(diǎn)計(jì)算:最大相關(guān)位置的精度取決于格網(wǎng)的尺寸,相關(guān)的內(nèi)插計(jì)算,忽略丟失條碼造成的影響。
2.3測量信號處理(圖像處理)的誤差
數(shù)字水準(zhǔn)儀的測量信號處理是獲得高精度水準(zhǔn)測量的關(guān)鍵環(huán)節(jié),條碼影像在CCD陣列上的成象的質(zhì)量以及處理技術(shù)的優(yōu)劣,在很大程度上決定著測量的精度。引起圖像誤差的主要誤差影響包括:(1)因CCD陣列的物理特性引起的誤差;(2)標(biāo)尺被遮擋引起條碼信息丟失的誤差;(3)調(diào)焦的準(zhǔn)確引起的圖像的分辨力誤差;(4)標(biāo)尺傾斜引起的圖像變形誤差;(5)外界條件變化引起的影像誤差;(6)測量信號形成時(shí)電子設(shè)備的誤差等。
獲得穩(wěn)定、清晰、對比適中、完整的條碼影像是測量信號生成和處理的前提,是測量的關(guān)鍵。一般來說,圖像的處理是由水準(zhǔn)儀內(nèi)置的軟件完成的。其誤差依賴于軟件的算法和技術(shù)的*性。
3電視準(zhǔn)軸(i角)的誤差
電視準(zhǔn)軸(i角)的誤差對水準(zhǔn)測量的影響理論上與光學(xué)水準(zhǔn)儀i角誤差相同,但電視準(zhǔn)軸(i角)在數(shù)字水準(zhǔn)儀中又缺少象光學(xué)視準(zhǔn)軸(i角)那樣的絕對標(biāo)定水平視線的性質(zhì)。然而電視準(zhǔn)軸(i角)對水準(zhǔn)測量的精度的影響是肯定的,而且它隨外界條件的變化而變化。盡管可以用前后視距等長加以減弱,數(shù)字水準(zhǔn)儀也可由機(jī)內(nèi)設(shè)置的程序自動(dòng)改正,然而外條件隨時(shí)在變化,隨時(shí)測定i角而加以改正不僅影響作業(yè)效率,而且改正數(shù)也不是可以線性模擬的。
4外界條件變化引起的誤差
數(shù)字水準(zhǔn)儀與條碼標(biāo)尺組成的測量系統(tǒng)是處在時(shí)刻變化的外界條件下工作的。外界條件的變化將引起儀器各部件產(chǎn)生誤差。這種影響常常表現(xiàn)為各部件及其組合的綜合影響,外界因素影響產(chǎn)生的誤差主要有:(1)視準(zhǔn)軸(i角)變化的影響;(2)大氣垂直折光的影響;(3)儀器和標(biāo)尺垂直位移的影響;(4)地面震動(dòng)的影響;(5)地面電磁場的影響等。
5數(shù)字水準(zhǔn)儀所克服的常規(guī)水準(zhǔn)儀的誤差
(1)沒有讀數(shù)錯(cuò)誤,沒有人為讀數(shù)誤差;(2)多條碼(可認(rèn)為是多分劃)測量,削弱標(biāo)尺分劃誤差;(3)自動(dòng)多次測量,削弱外界條件變化的影響;(4)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄、檢核、處理和存儲(chǔ)。