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主要系列编辑
DS03高精密自动安平水准仪
DS03高精密自动安平水准仪是采用内置式的测微平板结构,采用齿轮直接啮合的测微结构,完全消除了传统测微平板结构中存在的行差,读数由显示屏上直接显示,消除了测微尺读数存在的读数误差,仪器采用全密封设计,能X地防尘防水,密封等X可达IP55;放大倍率和物镜口径更大,观测目标更清晰;补偿器的固定采用获得XX的新技术,提高了仪器的可靠性和稳定性。仪器外观平衡协调,安置稳定,水准器精度更高,居中性能更好。
DS03水准仪是当前唯一能做到批量生产的国产高精密X水准仪,必将以其稳定可靠的性能、高等X的测量精度、X特新颖的外形结构引X新一代国产高端水准仪的潮流。DS03高精密自动安平水准仪是内置测微平板的高精密自动安平水准仪,仪器利用自动补偿技术和内置编码器和数字电路处理的测微系统,并由显示屏直接显示测微读数,直读0.01mm,X可靠,X重要的一点是,DS03水准仪1km往返水准测量标准偏差达到0.3mm的水平,在国内所有品种水准仪中是X高的。经测试,1km往返差完全达到X标准高精密X水准仪的要求。
应用X域
DS03水准仪是一款真正的高精密X光学水准仪,其各项技术指标都满足国标《水准仪GB 101562009》
中高端系列仪器的要求。
可以应用于X一等水准测量及地震水准测量,建筑工程测量,变形及沉降监测,矿山测量,
大型机器安装,工具加工测量和精密工程测量等。
●水准网测量 / ●变形监测、地面沉降的监测 / ●工业测量 / ●隧道和矿山测量 / ●地形测量 水准线路测量、
区域水准测量、水准 网测量、等高线测量 / ●道路和铁路施工放样纵断面测量、横断面测量、高程放样
DL系列
拓普康电子水准仪DL101C/102C采用相位法。标尺的条码像经望远镜、调焦镜、补偿器的光学零件和分光镜后,分成两路,一路成像在CCD线阵上,用于进行光电转换,另一路成像在分划板上,供目视观测。DL101标尺上部份条码的图案,其中有三种不同的码条。R表示参考码,其中有三条2mm宽的黑色码条,每两条黑色码条之间是一条1mm宽的黄色码条。以中间的黑码条的中心线为准,每隔30mm就有一组R码条重复出现。在每组R码条左边10mm处有一道黑色的B码条。在每组参考码R的右边10mm处为一道黑色的A码条。读者不难发现,每组R码条两边的A和B码条的宽窄不相同,实际上A和B码条的宽度是在0到10mm之间变化,这两种码包含了水准测量时的高度信息。
仪器设计时有意安排了它们的宽度按正弦规律变化。其中A码条的周期为600mm,B码条的周期为570mm。当然,R码条组两边的黄码条宽度也是按正弦规律变化的,这样在标尺长度方向上就形成了亮暗强度按正弦规律周期变化的亮度波。条码的下面画出了波形。纵坐标表示黑条码的宽度,横坐标市标尺的长度。实线为A码的亮度波,虚线为B码的亮度波。由于A和B两条码变化的周期不同,也可以说A和B亮度波的波长不同,在标尺长度方向上的每一位置上两亮度波的相位差也不同。这种相位差就好像传统水准标尺上的分划,它可由标出标尺的长度。只要3能测出标尺底部某处的相位差,也就可由知道该处到标尺底部的高度,因为相位差可以作到和标尺长度一一对应,即具有单值性。这就是适当选则两亮度波的波长,在DL101中A码的周期为600mm,B码的周期为570mm,它们的X小公倍数为11400mm,因此在3m长的标尺上不会有相同的相位差。为了确保标尺底端面,或说相位差分划的端点相位差具有唯一性,A和B码的相位在此错过了π/2。
DL-102C的标尺与DL-101C的略有区别,DL-102C的标尺为白底黑条码,A码的波长为330mm,X小公倍数为3300mm。A和B码在波长底部错开的相位差为π。DL101-C的标尺与DL-102C的标尺可由互换使用。
当望远镜照准标尺后,标尺上某一段的条码就成像在线阵CCD上,黄条码使CCD产生光电流,随条码宽窄的改变,光电流强度也变化。将它进行模数转换(A/D)后,得到不同的灰度值。视距在Δ0.6m时标尺上某小段成像到CCDA上经A/D转换后,得到的不同灰度值(纵坐标),横坐标是CCD上象素的序号,当灰度值逐一输出时,横轴就代表时间了。横坐标标记的数字判断,仪器采用了512个象素的线阵CCD。视距和视线高的信息的测量信号。
如何从上述测量信号中求出A和B两亮度波的相位差呢?下文用测量人员容易理解的方式来说明。设想纵坐标的灰度值就是表示亮度大小的十进位数字,而且横坐标尺寸已放大到和标尺尺寸一致。用一波长为600mm的正弦曲线中的离散灰度值曲线拟合,就可由得到A波的X大振幅和初相位。再用波长为570mm的正弦曲线,就可由得到B波的X大振幅和初相位。人们对X大振幅不太感兴趣,因为随着标尺上的照度不同,X大振幅在不同次数的测量中也不同,对求视线高无关紧要。求出的A和B两亮度波的初相位之差就是高度数据。不过这是与CCD上X一个象素对应的位置到标尺底端面的高度。人们不难把它换算成CCD中点象素上的相位差,这就好象是中丝读数。
像上述那样人工处理测量信号是很麻烦的,而且很费时间。在DL系列中则采用快速傅里叶变换(FFT)计算方法将测量信号在信号分析器中分解成三个频率分量。由A和B两信号的相位求相位差,即得到视线高读数。这只是初读数。因为视距不同时,标尺上的波长与测量信号波长的比例不同。虽然在同一视距上A和B的波长相同,可由求出相位差,或说视线高,但是可以想象其精度并不高。
R码是为了提高读数精度和求视距二安排的。设两组R码的间距为P(=30mm),它在CCD行阵上成象所占的象素个数为Z,象素宽为D(=25μm),则P在CCD行阵上的成象长度为:
L=Z*b (3-1)
Z可由一信号分析中得出,b是CCD光敏窗口的宽度,因此l和P都为已知数据。根据几何光学成象原理,可以象传统仪器用视距丝测量距离的视距测量原理一样求出视距:
D=P/l*f (3-2)
式中f是望远镜物镜的焦距。同时还可以求出物象比
A=P/l (3-3)
于是将测量信号放大到与标尺上的一样时,再进行相位测量,就可以X得出相位差,即视线高。
电子水准仪的三种测量原理各有奥妙,三类仪器都经受了各种检验和实际测量的考验,能胜任精密水准测量作业。
误差分析编辑
数字水准仪是由光学机械部分和电子设备组成,其误差除由以上两项单X所产生的而外,还包括二者组合产生的误差。其中光学机械部分产生的误差已被大家所熟知。主要包括a、圆水准器误差;b、调焦透镜运行误差;c、竖轴倾斜引起的视准轴误差;d、自动补偿器的补偿误差。以下主要讨论电子设备和二者组合所产生的误差 [1] 。
1线阵探测器(CCD)的物理特性引起的误差
1.1光线的强弱引起条码标尺影像对比度的误差影响
数字水准仪是根据条码影像在探测器上的位置和比例进行测量的,CCD的物理特性决定其在光线过强或过弱、条码标尺表面光照不均匀、观测瞬间强光闪烁、外界热闪烁等情况下,都会大大降低标尺成像的对比度,也会造成局部失真,这将造成测量误差,甚至无法读数。 [1]
1.2人工光线的影响
徕卡NA系列数字水准仪的探测器是利用红外光部分(CCD阵列对红外光X敏感)接收和检测条码影像的。因此,在人工光线下进行测量时,如红外光成份较弱时,会造成测量误差,甚至无法读数。而在这方面,蔡司DINI系列数字水准仪是采用可见光接收和检测条码影像,所以不受此影响。 [1]
2信号分析和处理的误差
2.1信号分析方法的误差
徕卡NA系列数字水准仪采用相关法进行测量,根据经验,仪器内存储的参考信号(伪随机码)与测量信号(伪随机码)的相关(对齐)精度约为码元宽度(或码的波长)的1%。条码标尺的码元宽度为2.025mm,因此相关精度约为0.02mm。 [1]
2.2X大相关系数计算的误差
数字水准仪相关时,在精度相关搜索区域内,测量信号与参考信号带全八位数被相关,因为两信号的振幅不同,X大相关系数是在高度和距离坐标系内逐点计算:X大相关位置的精度取决于格网的尺寸,相关的内插计算,忽略丢失条码造成的影响。 [1]
2.3测量信号处理(图像处理)的误差
数字水准仪的测量信号处理是获得高精度水准测量的关键环节,条码影像在CCD阵列上的成象的质量以及处理技术的X劣,在很大程度上决定着测量的精度。引起图像误差的主要误差影响包括:(1)因CCD阵列的物理特性引起的误差;(2)标尺被遮挡引起条码信息丢失的误差;(3)调焦的准确引起的图像的分辨力误差;(4)标尺倾斜引起的图像变形误差;(5)外界条件变化引起的影像误差;(6)测量信号形成时电子设备的误差等。 [1]
获得稳定、清晰、对比适中、完整的条码影像是测量信号生成和处理的前提,是测量的关键。一般来说,图像的处理是由水
准仪内置的软件完成的。其误差依赖于软件的算法和技术的X性。 [1]
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