科研与实践丨技术篇 数字水准仪系统误差自动化检测系统 口齐雄君方爱平置清赋拜文科 近年来，数字水准仪四读数客观和难确高效已广泛 参观和技术交流之后，对这套日动化检测系领给子了高 应周于各类水准测景工程。由于读数原理性差异，数字 度评价。 水准仪和光学水准仪保差的特性不同。早在201年.奥 一，系统溪差险测原理 地料格拉灰工业大学的F.K.Bruner和HWcechitz藏提出 数字本准仅系统误鉴检测必备的仪唇设答包括和 了数字水准收系统保差铃定的概念和方法。国内时数字 顿置无干神仅，篱帝列条再标尺作垂直移砖的电肌导 水准仪的研究起多较暖，大多局限干条码标尺和数字水 轨等机电整制系统。在将条同标尺重直移动到不同位置 难仪本身一些计量特性的研究，对氟统误差的研究也多 上时，同水准仪翼准条码标尺并读数，同时用激光干湾 见于研究性试验。 收测量出标尺的位移量，知果不存在系线误差，则水准 由国家光电测距仪检测中心轴立承担并克成的国 仪读数之差应等标尺的位移量，如图1所示。 家蓝础测给~数字水准仪及条码尺实验室建立项甘，首 段水准仪第次与第+次读数之差为h。相应的常 次在围内实现了功能齐备且真正达列实用的条可水准 凳干湾仪测出的标尺位移量为E,其偏差可记为：H一 标尺及数字水准仪系统端差检测的全自磷化。全球四大 -4,显脑△H不为零。当检测到系统保差并且能建顿 数字水准仪制造商和国内计量技术机构的技术人员在 时，可由此对帮尺续数能如比例因子政正。对其帕不能 流数率测量时对数据网多性的要象。上位机逐可实时 根据67228-19然7（电解整流授答的整流效率及其 监控复成的齐节点工作状态，进行自裂雕护和异常根 其电对象的电能利用率测算方法》。采用输入输出法 警.如图8所示。 三相系统的整流效率为： 10电两 的入周安直功车×0%-台x10w 输出侧直流功率 P 程轻计原机 PP坠霸同步准册测得。 00M1仕 装置采用在实称负截下站行，对系统交流电能《功 s232直减表 R522文填素 事)和输出的直流电使（功素）进行实时功态同多测量， 由上位机计算出超行效率，控制出动态效率由线。 图系毓集成示意图 五结束语 其挂术特点如下 以大直藏变换器，交直流多功能测量仪表及装置牧 (1)基手置imms撞作系统，使用C+B编程相 件为核心复成的计量管理装置属在线能夏计量管理 Pa数据率.定成悦窗操作和数据同态处理，好程传 装凰，是我院承阳的国家科技项日成是产品己在找写 验和超长时间大容量图表，曲线存绿。 行两年多。它完成了整流系梳能尾，运行效率测控从料 (2)多观场处理，保护，族复功能。当袋置工作异常 所境果，实验室仪表到工业现场设多的转化：解决了工 时，自动保护现场，并发出族复常令或声无显警。异常 艺垃程对相关参量动态计量的需求。同时，该装置组合 解除后，自动追补丢失的电量。 集成白由，薄过改变多功能表和氧成控刺软件，即可病 (3)外刚远程通讯重词器，实观数那到生产厂、各管 足不同功能要求的在线能围计量/管理。可广证应用 理点的运程传输 电治，电化，氧碱等各行业中 (4)在线测出系统整流效率。 作者单檀[云南省计量测试技术研究碗]图 mw4啡ggn0m 中 69 1994-2009 China Academic Joumal Electranic Publishing House.All rights reserved.httpo/www.crki.net
http://www.chinajl.com.cn 2008.11 中国计量 计 流效率测量时对数据同步性的要求。 上位机还可实时 监控集成的各节点工作状态， 进行自我维护和异常报 警，如图8所示。 其技术特点如下： （1）基于Windows操作系统，使用C++ Builder编程和 Paradox数据库，完成视窗操作和数据动态处理、远程传 输和超长时间大容量图表、曲线存储。 （2）多现场处理、保护、恢复功能。 当装置工作异常 时，自动保护现场，并发出恢复指令或声光报警。 异常 解除后，自动追补丢失的电量。 （3）外附远程通讯驱动器，实现数据到生产厂、各管 理点的远程传输。 （4）在线测出系统整流效率。 根据GB7228-1987《电解整流设备的整流效率及其 供电对象的电能利用率测算方法》， 采用输入/输出法， 三相系统的整流效率为： η＝ 输出侧直流功率 输入侧交流功率 ×100％＝ P出 P入 ×100％ P出、P入必须同步准确测得。 装置采用在实际负载下运行，对系统交流电能（功 率）和输出的直流电能（功率）进行实时动态同步测量， 由上位机计算出运行效率、绘制出动态效率曲线。 五、结束语 以大直流变换器、交直流多功能测量仪表及装置软 件为核心集 成的 计量/管理 装置 属在 线能 源计 量/管 理 装置，是我院承担的国家科技项目成果产品，已在线运 行两年多。 它完成了整流系统能耗、运行效率测控从科 研成果、实验室仪表到工业现场设备的转化；解决了工 艺过程对相关参量动态计量的需求。 同时，该装置组合 集成自由，通过改变多功能表和集成控制软件，即可满 足不同功能要求的在线能源计量/管理， 可广泛应用于 电冶、电化、氯碱等各行业中。 作者单位【云南省计量测试技术研究院】 近年来，数字水准仪因读数客观和准确高效已广泛 应用于各类水准测量工程。 由于读数原理性差异，数字 水准仪和光学水准仪误差的特性不同。 早在2001年，奥 地利格拉茨工业大学的F.K.Brunner和H.Woschitz就提出 了数字水准仪系统误差检定的概念和方法。国内对数字 水准仪的研究起步较晚，大多局限于条码标尺和数字水 准仪本身一些计量特性的研究。对系统误差的研究也多 见于研究性试验。 由国家光电测距仪检测中心独立承担并完成的国 家基础测绘“数字水准仪及条码尺实验室建立”项目，首 次在国内实现了功能齐备且真正达到实用的条码水准 标尺及数字水准仪系统误差检测的全自动化。全球四大 数字水准仪制造商和国内计量技术机构的技术人员在 参观和技术交流之后，对这套自动化检测系统给予了高 度评价。 一、系统误差检测原理 数字水准仪系统误差检测必备的仪器设备包括双 频激光干涉仪、 能牵引条码标尺作垂直移动的电机、导 轨等机电控制系统。在将条码标尺垂直移动到不同位置 上时，用水准仪照准条码标尺并读数，同时用激光干涉 仪测量出标尺的位移量，如果不存在系统误差，则水准 仪读数之差应等于标尺的位移量，如图1所示。 设水准仪第i次与第i+1次读数之差为hi， 相应的激 光干涉仪测出的标尺位移量为ξi， 其偏差可记为：ΔHi= ξi-hi， 显然ΔHi 不为零。 当检测到系统误差并且能建模 时，可由此对标尺读数施加比例因子改正。 对其他不能 数字水准仪系统误差自动化检测系统 □齐维君 方爱平 翟清斌 郑文科 I/O 电路 程控计算机 COM1 COM2 RS232 直流表 RS232 交流表 图8 系统集成示意图 69 科 研 与 实 践 ┃技术篇
技术篇丨科研与实践 转功时，通这电机轴籍转动力矩传递至线杆，转动的找 杆带动其上的移动密件雅动标尺移局。 直字发准权 2温控参数自网传偏 在水准标尺移动导轨与双规激光光洛之间沿看直方 肉等问隔安翼了气象参数传感器。气象参数传感器由温度 传感器和数码空盒气压计用成，末溶配备通用电茂与计量 区细质光于液权 机相连，以便计算机以一定时闻间观白动采集标尺移动距 离上和测距光路上的温度值，同时白动读取设定的气压和 图引数学水准仪系统误差检割示意国 相对湿度.并以此在观测结果计算时作必要的修正。 明确的误差以及随机装整可用)表示则标尺读数可 支水准河量数据的自动采集 表递为k,=k6+g6).其中k为比例因子。 数字水准收经由民5-232C与控制计算肌侧连，由 如是湿略：（佑）的影响则可以线性回山方法估算比 计算机发出测量指令。水准仪连行高整和程距酒量，并 例因子。授残测个数为，线差为，则有误整方程+ 将结景反端给计算机，再由计算肌向运动腔制系统下达 -m-△H 标尺通直移动指令，标尺被移动到下一个观测位置。 按最小二乘法估算国白系数和店.则有： 4软件对自请险测过程的控制与协调 三EM-E6Σ~dM 将核检定的水准标尺安置在与导轨相连接的尺墙 ■E-(E护 内。开启双观激老千锈纹和CD影惶传够西盟明电路 i--EE-EAHA-E(EAM) 以及环境气象参数采集系抚启动检测处理数件，此时 nΣC-(E6护 与计算机相逢的外常授备进行清零等朝始化工作。 i oE 由计算机向数字水准仪发出测量指令，仪器将测量 m·E(Σ护 结果反镜险计草机，网时由计算机采集双频徽光值和环 h nid 境气象参数，随后，何服电机自对并进入匀速岳神状布， m"三-（Σ6护 h界_E位：-d 其转动力疑通过减速器传遍至管杆，丝杆开始转动。与 n-2 n-2 史同时，性杆上的移动常性（螺得带动标尺开如移动， 二，检测系统构成 等标尺到达下一个测量位置后，标尺特止运动，衣准仪 要构成自动化检测系能，作为控制核心的计算机色 并始测量。周有复始直至设定的测量个数克成为止。最 不可少，标尺位置变化的真值可以从双频带光干沙仪得 后.计算出检测结果。 到，其次是对观测结果进行必要修王的坏境温控系统， 三、检测数摇及分析 量后是章引标尺作重直移动的运动控制瓢统，以上各部 本项日完成后.对进口的4个厂家各种型号呢格以及 分在自行研制开发的皮用献料的梅调下构成了一个完 国产数字水准仪及配套使用的条码尺系统保差进行了实 整的系疑， 际检测分析。本文仅给出少部分检测数墨的分析结果 1.标尺重直鲨动导轨和传动拉红 1.使用同一台水准攸和一副条码尺 为控制标尺严格沿铅而方向移动，首先必溪在实铃 在完全相同的环境条件下，使用同一台数字水准仪 室主体立桂的墙面上安装标尺移动的精密线性直线导 和一副条巧水准标尺，按等闻隔进行系统误差检测检 轨。移动导轨采用双推滚珠轴承S型导转别，以使标 测结果如表1.表2所示。 尺的移动精细平稳，无阻酒力影响。 移尺A.B为一图3m长的条同水准标尺，棱用阿一白 标尺稳国地做置在因定的尺情上，其与性杠的移动 数字水准仪从05m到27m等间圆共采集了44个差值（水 常件（螺厚）周性相连，当性杆转动时，其移动富件将带 准高差与发疑豫光值之差》。从数都可以看出.A尺量大 功标尺沿导轨量通直移动。 相菱3：6μm,B尺最大相差29.1压m,都是第15个间位 为更好地增唇电肌的转对效常，直陵将何侧电机的 置.育且符号相同。从运两根标尺的差值界线图（见图2） 转动抽通过诚速器与丝杆制性连接。这样能减夕峰营 米看，差具有相以基至一数的规律，而且B尺轻八尺差指 使控杆的转动更平垫。当间跟电规在计舞机的控制下 要大，两尺均没有表现出明显的线性撰律，北系统误差分 70 2孩中量量 ep:./ww.chinad.com.cn C1994-2009 China Academe Joumal Electronie Publishing House.All rights reserved.hip//www.enki.net
2008.11 中国计量 http://www.chinajl.com.cn ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 明确的误差以及随机误差可用g（ξi）表示，则标尺读数可 表述为hi =k·ξi +g（ξi），其中k为比例因子。 如果忽略g（ξi）的影响，则可以线性回归方法估算比 例因子。 设观测个数为n，残差为ei，则有误差方程：vi =c+ kξi -ei -ΔHi 按最小二乘法估算回归系数c和k，则有： c= ∑ξi 2 ·∑ΔHi -∑ξi ∑（ξ·i ΔHi） n∑ξi 2 -（∑ξi）2 k= -∑ξ·i ∑ΔHi +n·∑（ξ·i ΔHi） n∑ξi 2 -（∑ξi）2 σc 2 = σc 2 ·∑ξi 2 n·∑ξi 2 -（∑ξi）2 σk 2 = n·σ0 2 n·∑ξi 2 -（∑ξi）2 σ0 2 = ∑ei 2 n-2 = ∑（c+k·ξi -ΔHi） n-2 二、检测系统构成 要构成自动化检测系统，作为控制核心的计算机必 不可少，标尺位置变化的真值可以从双频激光干涉仪得 到， 其次是对观测结果进行必要修正的环境温控系统， 最后是牵引标尺作垂直移动的运动控制系统，以上各部 分在自行研制开发的应用软件的协调下构成了一个完 整的系统。 1.标尺垂直运动导轨和传动丝杠 为控制标尺严格沿铅垂方向移动，首先必须在实验 室主体立柱的墙面上安装标尺移动的精密线性直线导 轨。 移动导轨采用双排滚珠轴承 SHS 型导轨副，以使标 尺的移动精细平稳、无阻滞力影响。 标尺稳固地放置在固定的尺槽上，其与丝杠的移动 部件（螺母）刚性相连，当丝杆转动时，其移动部件将带 动标尺沿导轨做垂直移动。 为更好地增强电机的传动效率，直接将伺服电机的 转动轴通过减速器与丝杆刚性连接， 这样能减少噪音， 使丝杆的转动更平稳。 当伺服电机在计算机的控制下 转动时，通过电机轴将转动力矩传递至丝杆，转动的丝 杆带动其上的移动部件推动标尺移动。 2.温控参数自动传输 在水准标尺移动导轨与双频激光光路之间沿垂直方 向等间隔安置了气象参数传感器。 气象参数传感器由温度 传感器和数码空盒气压计组成，末端配备通讯电缆与计算 机相连，以便计算机以一定时间间隔自动采集标尺移动距 离上和测距光路上的温度值，同时自动读取设定的气压和 相对湿度，并以此在观测结果计算时作必要的修正。 3.水准测量数据的自动采集 数字水准仪经由 RS-232C 与控制计算机相连，由 计算机发出测量指令。 水准仪进行高差和视距测量，并 将结果反馈给计算机，再由计算机向运动控制系统下达 标尺垂直移动指令，标尺被移动到下一个观测位置。 4.软件对自动检测过程的控制与协调 将被检定的水准标尺安置在与导轨相连接的尺槽 内， 开启双频激光干涉仪和 CCD 影像传感器照明电路 以及环境气象参数采集系统，启动检测处理软件，此时 与计算机相连的外部设备进行清零等初始化工作。 由计算机向数字水准仪发出测量指令，仪器将测量 结果反馈给计算机，同时由计算机采集双频激光值和环 境气象参数。随后，伺服电机启动并进入匀速运动状态， 其转动力矩通过减速器传递至丝杆，丝杆开始转动。 与 此同时，丝杆上的移动部件（螺母）带动标尺开始移动， 等标尺到达下一个测量位置后，标尺停止运动，水准仪 开始测量。周而复始，直至设定的测量个数完成为止。最 后，计算出检测结果。 三、检测数据及分析 本项目完成后，对进口的 4 个厂家各种型号规格以及 国产数字水准仪及配套使用的条码尺系统误差进行了实 际检测分析。 本文仅给出少部分检测数据的分析结果。 1.使用同一台水准仪和一副条码尺 在完全相同的环境条件下，使用同一台数字水准仪 和一副条码水准标尺， 按等间隔进行系统误差检测，检 测结果如表 1、表 2 所示。 标尺A、B为一副3m长的条码水准标尺，使用同一台 数字水准仪从0.5m到2.7m等间隔共采集了44个差值（水 准高差与双频激光值之差）。 从数据可以看出，A尺最大 相差33.6μm，B尺最大相差29.1μm， 都是第15个间隔位 置，而且符号相同。从这两根标尺的差值折线图（见图2） 来看，误差具有相似甚至一致的规律，而且B尺较A尺差值 要大，两尺均没有表现出明显的线性规律，其系统误差分 图1 数字水准仪系统误差检测示意图 数字水准仪 双频激光干涉仪 电机 70 技术篇┃ 科 研 与 实 践 ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^
科研与实践丨技术篇 表1标尺A的系统差实测数援（从左右颗序，共 的数字水准仅，在完全相同的环境条件下进行系统保差 44个，单位：m】 检测，检测结果如表3.表4所示。 线.00*s-0.004100040.014-重e28-0g-0.0118 从数国可以看出，仪器A的第7、11.12和24个差慎 -.290010100012 4.0122-004000-0.00 每达到和超过QIm。数都符号基本上表现出随机性。 -0.0a3m4-0.00 =0.00w9-0.001-4.0044 仪器B的第10和28个差值都达到和超过0.15mm,最大 -0060.0105 -0.0127 -0.004.0t29 差植为Q,I6m,从这两台收惠的差值折授图（见图3）来 -0.0m50 -0.0113 Q.w7 -0.07 看，误差具有比较一盘的规律性，面且仪器B较仅器A -0.0440.043 -0.07920.0创 -0.0134902 的差值要大，其系统误差分别达到了2164mm和 0420. 2733m山。从数基可以看出，这两台收器的暴镜分裤力 表2标尺的系统误装实测酸据（从左往右顺序，共 只达到了1mm. 4个.单位：m】 1 .222-0.0116-000.0157-09036-0.018 -.601-0.0050C13 .05-5003 -0.03 40 -0.01910014 0.051-0.004 -4.015 40 411 0013 0004 -.033-00国 0.061 -a.021 -0.00 0.02 -22-010.072 图3网一支条司尺和网型号不闲校器系统误能残差折线图 -4.940.062 -0007005 -00450.004 四，结束酒 70.02 1.数字本难仪的读数单理已非几何水准法采用的衣 0.0 平视准轴在标尺分划位置上物读数，面是一段相第条因 的运算值。因此，必溪建立数学水准仪刷条码标尺专用 0 检测标难。 目4 2对手数字水准仪南言，其最大的不同就在平读数 月的 图2标尺A,翻的系棱误差实测数据的新线图 的客魔性，酒除了人为覆差的影响，圆面，其暴镜误整 刚是I44加和-Q7华m4。而且，这一刚标尺的差值的 《系统一数性)的检测才有意义。 1mm位均为零.则表明仪器的系统分拼力达到了m 3数字水准仪与条码水难标尺不是分离的两富分， 之.使用同一支条码尺，闲型号的不同本准仪 面是一个相互依存的整体。数字水准仪系统一致性（分 选用同一根条码水准标尺，和配套使同的同种彩号 神力)的脸测体现了所有误差对观测结果的影响.因面 表3收器A的系统误差实测数据（从左柱右颗序，共 是至关重要的。 30个.单位：mm）】 4从系统误差的角度看，可能仪酒和标尺分开检测 -4.0350.0挎-0.0570.0像19-0.10440.01-4130 的结是，并不管反晚系快本身的相关准确度指标。测的 g.5-01040.0942-011-01140.4s-.044 生产作业过程中铁得的高差是收器和标尺共同作用的 0.0国7套84-0,041a0所40球4-0.115积0.0网2 结果，显然不是仪题或标尺本身。 -a.1059a0铺3i-0.112站00%0-0.1t640.011 测绘收器随着应用雷震的不断增长，拉索含量越米 -4.1a3504 越奔，圆而对质检规购的专业技术能力，检酒设能设器 的先进性，检测结是的科学性和客观性的要乘日益珀 表+收器压的系统误差实测数摆（从左挂右照序，共 切。因而，果一分数的拉测设备、过度依验人工操作的计 30个，单位1mm〉 量检测方法和平段，已与现阶段科技发展和在判始仪器 -004g-0.0454064-0.0w00.019重0640.B0 中的应用水平不相话应。可以预见.测始仪器计量行业 -0.1040.03-015利3.0774-4.6 的发展，将以检测技术避步作为基础，难有知此，才能规 0-.035-0.0460.0772.a0852 -0.1011 升本行北的整体技术水平，才能为国家重大测拾工程明 009.04%-0.040.03-.053Q6 =0.63 日的质量烫伏更强大的基础保种， 0.04360.022 作着单位【国家光电测影饺检测中心】国 中国计 71 C 1994-2009 China Academic Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved.http//www.crki.net
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ http://www.chinajl.com.cn 2008.11 中国计量 表1 标尺A的系统误差实测数据（从左往右顺序，共 44个，单位：mm） 表2 标尺B的系统误差实测数据（从左往右顺序，共 44个，单位：mm） 图2 标尺A、B的系统误差实测数据的折线图 计 别是1.44μm/m和-0.76μm/m。 而且， 这一副标尺的差值的 0.1mm位均为零，则表明仪器的系统分辨力达到了0.1mm。 2.使用同一支条码尺、同型号的不同水准仪 选用同一根条码水准标尺，和配套使用的同种型号 的数字水准仪，在完全相同的环境条件下进行系统误差 检测，检测结果如表3、表4所示。 从数据可以看出，仪器 A 的第 7、11、12 和 24 个差值 都达到和超过 0.11mm， 数据符号基本上表现出随机性。 仪器 B 的第 10 和 28 个差值都达到和超过 0.15mm，最大 差值为 0.16mm。 从这两台仪器的差值折线图（见图 3）来 看， 误差具有比较一致的规律性， 而且仪器 B 较仪器 A 的 差 值 要 大 ， 其 系 统 误 差 分 别 达 到 了 21.64μm/m 和 27.33μm/m。 从数据可以看出，这两台仪器的系统分辨力 只达到了 1mm。 四、结束语 1.数字水准仪的读数原理已非几何水准法采用的水 平视准轴在标尺分划位置上的读数，而是一段相邻条码 的运算值。 因此，必须建立数字水准仪和条码标尺专用 检测标准。 2.对于数字水准仪而言，其最大的不同就在于读数 的客观性，消除了人为误差的 影响，因而，其系 统误 差 （系统一致性）的检测才有意义。 3.数字水准仪与条码水准标尺不是分离的两部分， 而是一个相互依存的整体。 数字水准仪系统一致性（分 辨力）的检测体现了所有误差对观测结果的影响，因而 是至关重要的。 4.从系统误差的角度看，可能仪器和标尺分开检测 的结果，并不能反映系统本身的相关准确度指标。 测绘 生产作业过程中获得的高差是仪器和标尺共同作用的 结果，显然不是仪器或标尺本身。 测绘仪器随着应用需求的不断增长，技术含量越来 越高，因而对质检机构的专业技术能力、检测设施设备 的先进性、 检测结果的科学性和客观性的要求日益迫 切。因而，单一分散的检测设备、过度依赖人工操作的计 量检测方法和手段，已与现阶段科技发展和在测绘仪器 中的应用水平不相适应。 可以预见，测绘仪器计量行业 的发展，将以检测技术进步作为基础，唯有如此，才能提 升本行业的整体技术水平，才能为国家重大测绘工程项 目的质量提供更强大的基础保障。 作者单位【国家光电测距仪检测中心】 表3 仪器A的系统误差实测数据（从左往右顺序，共 30个，单位：mm） 表4 仪器B的系统误差实测数据（从左往右顺序，共 30个，单位：mm） 图3 同一支条码尺和同型号不同仪器系统误差残差折线图 0.08 0.06 0.04 0.02 0 -0.02 -0.04 -0.06 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 B 尺 A 尺 单位：mm 71 科 研 与 实 践 ┃技术篇