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影響數字水準儀精度測量因素有哪些
影響數字水準儀精度測量因素有哪些
數字水準儀是由光學機械部分和電子設備組成,其誤差除由以上兩項單獨所產生的而外,還包括二者組合產生的誤差。其中光學機械部分產生的誤差已被大家所熟知。主要包括a、圓水準器誤差;b、調焦透鏡運行誤差;c、豎軸傾斜引起的視準軸誤差;d、自動補償器的補償誤差。以下主要討論電子設備和二者組合所產生的誤差 。
1線陣探測器(CCD)的物理特性引起的誤差
1.1光線的強弱引起條碼標尺影像對比度的誤差影響
數字水準儀是根據條碼影像在探測器上的位置和比例進行測量的,CCD的物理特性決定其在光線過強或過弱、條碼標尺表面光照不均勻、觀測瞬間強光閃爍、外界熱閃爍等情況下,都會大大降低標尺成像的對比度,也會造成局部失真,這將造成測量誤差,甚至無法讀數。
1.2人工光線的影響
徠卡NA系列數字水準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,在人工光線下進行測量時,如紅外光成份較弱時,會造成測量誤差,甚至無法讀數。而在這方面,蔡司DINI系列數字水準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系列數字水準儀采用相關法進行測量,根據經驗,儀器內存儲的參考信號(偽隨機碼)與測量信號(偽隨機碼)的相關(對齊)精度約為碼元寬度(或碼的波長)的1%。條碼標尺的碼元寬度為2.025mm,因此相關精度約為0.02mm。
2.2最大相關系數計算的誤差
數字水準儀相關時,在精度相關搜索區域內,測量信號與參考信號帶全八位數被相關,因為兩信號的振幅不同,最大相關系數是在高度和距離坐標系內逐點計算:最大相關位置的精度取決于格網的尺寸,相關的內插計算,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
數字水準儀的測量信號處理是獲得高精度水準測量的關鍵環節,條碼影像在CCD陣列上的成象的質量以及處理技術的優劣,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)標尺被遮擋引起條碼信息丟失的誤差;(3)調焦的準確引起的圖像的分辨力誤差;(4)標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)測量信號形成時電子設備的誤差等。
獲得穩定、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,是測量的關鍵。一般來說,圖像的處理是由水準儀內置的軟件完成的。其誤差依賴于軟件的算法和技術的*性。
3電視準軸(i角)的誤差
電視準軸(i角)的誤差對水準測量的影響理論上與光學水準儀i角誤差相同,但電視準軸(i角)在數字水準儀中又缺少象光學視準軸(i角)那樣的絕對標定水平視線的性質。然而電視準軸(i角)對水準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,數字水準儀也可由機內設置的程序自動改正,然而外條件隨時在變化,隨時測定i角而加以改正不僅影響作業效率,而且改正數也不是可以線性模擬的。
4外界條件變化引起的誤差
數字水準儀與條碼標尺組成的測量系統是處在時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生誤差。這種影響常常表現為各部件及其組合的綜合影響,外界因素影響產生的誤差主要有:(1)視準軸(i角)變化的影響;(2)大氣垂直折光的影響;(3)儀器和標尺垂直位移的影響;(4)地面震動的影響;(5)地面電磁場的影響等。
5數字水準儀所克服的常規水準儀的誤差
(1)沒有讀數錯誤,沒有人為讀數誤差;(2)多條碼(可認為是多分劃)測量,削弱標尺分劃誤差;(3)自動多次測量,削弱外界條件變化的影響;(4)實現內外業一體化,實現自動記錄、檢核、處理和存儲。