測(cè)量原理 - 電子水準(zhǔn)儀的測(cè)量原理和應(yīng)用領(lǐng)域介紹

　　電子水準(zhǔn)儀測(cè)量原理

　　與電子水準(zhǔn)儀配套使用的水準(zhǔn)尺為條形編碼尺，通常由玻璃纖維或銦鋼制成。在電子水準(zhǔn)儀中裝置有行陣傳感器，它可識(shí)別水準(zhǔn)標(biāo)尺上的條形編碼。電子水準(zhǔn)儀攝入條形編碼后，經(jīng)處理器轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的數(shù)字，在通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)化，在顯示屏上直接顯示中絲讀數(shù)和視距。

　　此儀器利用近代電子工程學(xué)原理由傳感器識(shí)別條形碼水準(zhǔn)尺上的條形碼分畫(huà)，經(jīng)信息轉(zhuǎn)換處理獲得觀測(cè)值，并以數(shù)字形式顯示在顯示窗口上或存儲(chǔ)在處理器內(nèi)。儀器的結(jié)構(gòu)如圖所示，儀器帶自動(dòng)安平補(bǔ)償器，補(bǔ)償范圍為±12‘。與儀器配套的水準(zhǔn)尺為條紋編碼尺——玻璃纖維塑料或鋼尺。水準(zhǔn)標(biāo)尺為雙面分畫(huà)三段折接式，每段長(zhǎng)度為1.35m，標(biāo)尺總長(zhǎng)為4.05m，其分畫(huà)形式為條紋碼和厘米分畫(huà)。條紋碼分畫(huà)供電子水準(zhǔn)儀觀測(cè)時(shí)電子掃描用，標(biāo)尺另一面的厘米分畫(huà)可供光學(xué)水準(zhǔn)儀觀測(cè)時(shí)使用。

　　觀測(cè)時(shí)，經(jīng)自動(dòng)調(diào)焦和自動(dòng)整平后，水準(zhǔn)尺條紋碼分畫(huà)影像映射到分光鏡上，并將它分為兩部分，一部分是可見(jiàn)光，通過(guò)十字絲和目鏡，供照準(zhǔn)用；另一部分是紅外光射向探測(cè)器，并將望遠(yuǎn)鏡接收到的光圖像信息轉(zhuǎn)換成電影像信號(hào)，并傳輸給信息處理器，與機(jī)內(nèi)原有的關(guān)于水準(zhǔn)尺的條紋碼本源信息進(jìn)行相關(guān)處理，于是就得出水準(zhǔn)尺上水平視線處的讀數(shù)。

　　使用電子水準(zhǔn)儀測(cè)量既方便又準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)了水準(zhǔn)測(cè)量自動(dòng)化。近幾年來(lái)徠卡公司又推出了更精密的數(shù)字水準(zhǔn)儀NA3000，其觀測(cè)精度更高。下圖是NA2002、NA3003的測(cè)量原理示意圖。

　　電子水準(zhǔn)儀器的誤差源

　　光學(xué)和機(jī)械部件 數(shù)字水準(zhǔn)儀是光學(xué)和電子部件相結(jié)合的產(chǎn)物，而光學(xué)、機(jī)械部件引起的誤差，又會(huì)因其與電子部件結(jié)合而表現(xiàn)出新的特征。

　　自動(dòng)補(bǔ)償裝置 數(shù)字水準(zhǔn)儀自動(dòng)補(bǔ)償器誤差包括：補(bǔ)償器安平誤差、剩余補(bǔ)償誤差、遲滯影響和恒磁場(chǎng)中的狀態(tài)（地磁影響）等。

　　電子設(shè)備 數(shù)字水準(zhǔn)儀是根據(jù)探測(cè)器（CCD）獲取的條碼影像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換進(jìn)行讀取測(cè)量的，特性決定了其在光線強(qiáng)弱變化、條碼標(biāo)尺表面光照不均勻、觀測(cè)瞬間強(qiáng)光閃爍，外界氣流抖動(dòng)等情況下，可能會(huì)降低標(biāo)尺成像的對(duì)比度而引起誤差。

　　外界條件改變 數(shù)字水準(zhǔn)儀與條碼標(biāo)尺組成的測(cè)量系統(tǒng)是處在時(shí)刻變化的外界條件下進(jìn)行工作的，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)為各部件且其組合的綜合影響。

　　3 電子水準(zhǔn)儀器在 “2011 年青浦區(qū)二 、三等精密水準(zhǔn)復(fù)測(cè)”項(xiàng)目中的應(yīng)用為了進(jìn)一步提高水準(zhǔn)網(wǎng)精度，高效、可靠地提供測(cè)繪保障，并為研究上海地區(qū)地殼運(yùn)動(dòng)的變化提供高程依據(jù)，根據(jù)上海基礎(chǔ)測(cè)繪高程控制網(wǎng) 5 年更新周期要求，決定在2010 年開(kāi)展全面水準(zhǔn)點(diǎn)普查、水準(zhǔn)網(wǎng)優(yōu)化、勘測(cè)選埋點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)全市一、二、三等水準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測(cè)。表 1、表 2 為青浦區(qū)水準(zhǔn)網(wǎng)復(fù)測(cè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。