陀螺经纬仪校准规范

1陀螺经纬仪校准规范本规范适用于陀螺经纬仪的校准。本规范引用了下列文件：JJF1071—2010国家计量校准规范编写规则GB/T17159—2009大地测量术语GB/T17943—2000大地天文测量规范凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3术语和计量单位3.1天文方位角astronomicazimuth过某点的重力线在大地水准面上的交点的天文子午面到过该交点的重力切线和过另一点的重力线在大地水准面上的交点所组成的平面的夹角。(GB/T17159—2009)陀螺经纬仪陀螺轴稳定位置的子午面与地面的交线与真子午线的夹角。陀螺转子未启动时灵敏部自由摆动的平衡位置。陀螺经纬仪是一种将经纬仪(光学经纬仪、电子经纬仪或全站仪，以下统称为经纬仪)与陀螺仪结合成一体的用于地面定向边方位角测量的精密定向仪器。它利用了陀螺仪的定轴性和进动性两个特性，在地球自转的作用下，获得测站到任意目标点的真北方位角。它主要由经纬仪、陀螺仪、连接装置和电源组成。陀螺经纬仪主要应用于矿山、井下、隧道、森林等领域的定向测量。5计量特性5.1视准轴与横轴的垂直度5.2横轴与竖轴的垂直度5.3望远镜调焦运行误差5.4对中器的对中误差5.5一测回水平方向标准偏差5.6仪器常数25.8寻北标准偏差5.9寻北时间6校准条件6.1.1室内温度：20℃±10℃,相对湿度：≤70%。6.1.2不受强电场、磁场和震动影响。6.2测量标准及设备测量标准及设备详见表1。序号标准名称技术要求1平行光管2准线仪或准线光管视准线直线度≤3”3方位角标准方位角测量标准偏差不大于仪器标称值的1/34计时器分辨力≤1s7.1外观及功能检查7.1.1陀螺经纬仪表面不应有碰伤、划痕、脱漆和锈蚀；盖板及部件应结合整齐，密7.1.2光学部件表面无擦痕、霉斑、麻点及脱膜的现象；望远镜十字丝成像清晰，视场明亮，亮度均匀；目镜调焦及物镜调焦转动平稳，不应有分化影像晃动或自行滑动的7.1.3水准管及圆水准器的校正螺钉不应有松动；脚螺旋转动松紧适度，无晃动；水平及垂直制动及微动机构运转平稳可靠，无跳动现象；经纬仪与陀螺仪的连接机构紧密；仪器与基座的连接锁紧机构可靠。7.1.4操作键盘上各按键反应灵敏，每个键的功能正常；通过键的组合读取显示数据7.1.5仪器整平后，望远镜十字分划板竖丝应铅垂，照准部旋转360°过程中水准气泡7.1.6具有自准直功能的陀螺经纬仪需调校自准直目镜。7.1.7必要时按仪器说明书调校悬带零位。7.2视准轴与横轴的垂直度精确整平陀螺经纬仪，以正镜位置用望远镜十字分划板竖丝瞄准水平位置平行光管十字分划板中心，读取水平度盘读数为L;望远镜翻转180°,旋转照准部，以倒镜位置重复上述操作，读数为R。3视准轴与横轴的垂直度按下式计算：式中：C——视准轴与横轴的垂直度；L——陀螺经纬仪正镜位置水平度盘读数；R——陀螺经纬仪倒镜位置水平度盘读数。7.3横轴与竖轴的垂直度横轴与竖轴的垂直度用高低点法进行校准。将平行光管按图1布置，平行光管1和平行光管Ⅱ大致处于同一铅垂直面内。高、低两光管相对水平方向的夹角大于25°,两夹角对称度小于30'。图1平行光管布置结构图精确整平陀螺经纬仪，以正镜位置照准高点平行光管，读取水平度盘读数为L高，旋转望远镜照准低点平行光管，读取水平度盘读数为L位。旋转照准部180°,以倒镜位置重复上述检定并读数为R高，R低。横轴与竖轴的垂直度按下式计算：i——横轴与竖轴的垂直度；α高、盛——高、低两光管相对水平方向的夹角；L高、L盛——陀螺经纬仪正镜位置瞄准高、低两光管水平度盘读数；R高、R——陀螺经纬仪倒镜位置瞄准高、低两光管水平度盘读数。7.4望远镜调焦运行误差将陀螺经纬仪安置在检定台上，照准不少于5个不同视距目标的准线仪(或准线光管),各目标分划板十字丝中心应在一条直线上。调节陀螺经纬仪照准部和准线仪微调螺丝，使陀螺经纬仪与准线仪无穷远和最短视距十字丝中心重合。以正镜位置从最短视距到无穷远对各目标逐个瞄准，并读取水平度盘读数为L;。4以望远镜倒镜位置重复上述检定，取平均值R;。视准轴各视距位置的视准轴与横轴的垂直度按下式求得：式中：C;——各视距位置视准轴与横轴的垂直度；L₁——正镜位置水平度盘读数；R——倒镜位置水平度盘读数。望远镜调焦运行误差按下式计算：△C;——各视距位置望远镜调焦运行误差；C。——无穷远位置视准轴与横轴的垂直度。取△C;绝对值最大值为校准结果。7.5对中器的对中误差对中器安置在基座上的陀螺经纬仪：将陀螺经纬仪安置在光学对中器检验台上，转动检验台，观测距陀螺经纬仪0.6m和1.5m处分划板上的最大变化量。对中器安置在照准部上的陀螺经纬仪：将陀螺经纬仪安置在光学对中器检验台或三脚架上，转动照准部，观测距陀螺经纬仪0.6m和1.5m处分划板上的最大变化量。取上述校准所得的最大变化量的一半为校准结果。7.6一测回水平方向标准偏差沿陀螺经纬仪水平方向的圆周上，安置4～6个平行光管作为照准目标，用全圆方向观测法进行检定。平行光管的布局应呈随机状态，夹角的角值为度、分、秒分布。陀螺经纬仪标称一测回水平方向标准偏差不大于1”的，测回数不少于8;大于1”的，测回数不少于6。对于水平度盘位置与陀螺定向关联的陀螺经纬仪，不可进行水平度盘预置。将陀螺经纬仪安置在检定台上，精确调平，整置水平度盘于受检位置。照准部顺时针方向旋转一周后，以正镜位置照准目标1,测微器两次读数，并取平均值为Ln。依次照准目标2,3,…,n,分别读数，并取平均值L,。最后照准起始目标1。将陀螺经纬仪望远镜翻转180°,以逆时针方向旋转，分别照准目标1,n,…,3,2,1,分别读数取平均值R;。上述操作为一测回，重复上述测回的观测，依次求出各测回的观测结果。各测回观测中各目标正镜倒镜读数平均值：j=1,2,…,n。5各目标相对于目标1的方向值：j=2,3,…,n。各目标方向值相对于m测回平均值的偏差：一测回水平方向标准偏差按下式求得：式中：sn——一测回水平方向标准偏差，(”);7.7仪器常数陀螺经纬仪的仪器常数在方位角标准上进行校准。将仪器安装在工作台上，精确整平，使陀螺经纬仪望远镜视准轴与方位目标精确瞄准或准直，进行寻北观测，获得方位角测量值A₁,此为1次测量，按照上述操作至少进行6次独立测量，分别得方位角测量值A。按下式计算仪器常数：A,——第i次方位角测量值；A₀——方位角标准值；n——测量次数(i=1,2,…,n)。记录格式和计算见附录A表A.1。7.8寻北重复性在仪器常数校准结束后，按下式计算寻北重复性：s——寻北重复性；6A.——第i次方位角测量值；An次方位角测量值的平均值。记录格式和计算见附录A表A.1。7.9寻北标准偏差按(10)式计算获得的仪器常数对陀螺经纬仪进行修正后，重新安置仪器，按7.7操作方法重新进行测量。按下式计算寻北标准偏差：式中：m₁——寻北标准偏差；A,——第i次方位角测量值；A₀——方位角标准值。记录格式和计算见附录A表A.2。7.10寻北时间在仪器常数校准时，用计时器记录寻北开始到显示真北方向的时间，取多次测量时间的最大值作为寻北时间T。8校准结果表达经校准后的陀螺经纬仪，应填发校准证书，校准证书应符合JJF1071—2012中5.12的要求，并应给出各校准项目名称和测量结果以及仪器常数的扩展不确定度。当用户要求时，可以根据用户提供的计量特性最大允许误差进行符合性判定，并将结论列人校准证书。9复校时间间隔陀螺经纬仪的复校时间间隔，根据实际使用情况由送校单位自主决定，建议不超过7校准记录格式例举表A.1仪器常数、寻北重复性的校准记录表方位角测量值A,1356°31'54”2356°31'53”3356°31'56”4356°31'52”56356°31'55”平均值A356°31'53.8”表A.2寻北标准偏差的校准记录表12356°31'29”3356°31'26”4356°31'25”5356°31'26”6356°31'30”寻北标准偏差8附录B测量不确定度评定示例B.1测量任务B.2测量设备和方法B.2.1测量设备方位角标准：方位角测量标准偏差1.0”。B.2.2测量方法依据7.7仪器常数规定方法。B.3数学模型陀螺经纬仪仪器常数计算公式：A₁——第i次方位角测量值；A₀——方位角标准值；n——测量次数，(i=1,2,…,n)。由(Bu²(△)=c}u²(A₀)+c₂u²(A)(B.2)u²(△)=u²(A₀)+u²(A)/nB.4标准不确定度评定B.4.1方位角标准值标定引入的标准不确定度分量u(A₀)方位角标准是按照GB/T17943—2000《大地天文测量规范》采用北极星任意时角法建立二等天文点，其提供的标准方位角标准偏差为1.0”,则B.4.2陀螺经