經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)與校正

1、經(jīng)緯儀檢驗(yàn)校正根據(jù)經(jīng)緯儀的測(cè)角原理，要測(cè)得正確的水平角和垂直角，儀器主要部件的結(jié)構(gòu)及各部件的相互關(guān)系，必須滿足一定的幾何條件。這些幾何條件包括：（1） 整置儀器時(shí)，能保證儀器的豎軸與鉛垂線重合；（2） 照準(zhǔn)軸和橫軸正交；（3） 橫軸與豎軸正交；（4） 豎軸與水平度盤正交，且過(guò)其中心；（5） 橫軸與垂直度盤正交，且過(guò)其中心；（6） 儀器安置正確時(shí)，十字絲縱絲應(yīng)處于鉛垂面內(nèi)；（7） 垂直度盤指標(biāo)的安置應(yīng)基本正確。通常，儀器在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用和多次搬遷后，會(huì)使某些部件的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使得上述條件或多或少的遭到破壞。除了第四、五兩項(xiàng)在儀器制造時(shí)得到嚴(yán)格的保證外，其它幾項(xiàng)可通過(guò)一定的方法檢查其幾何關(guān)系是

2、否正確，如果存在偏差，則通過(guò)設(shè)置的調(diào)整裝置來(lái)改正，使其恢復(fù)這些幾何條件，以期減少或補(bǔ)償其對(duì)角度測(cè)量的影響，這一過(guò)程稱為對(duì)儀器的“檢驗(yàn)校正”。檢驗(yàn)校正應(yīng)遵循后一項(xiàng)檢校過(guò)程不破壞前一項(xiàng)檢校結(jié)果的原則進(jìn)行。在地形測(cè)量中，通常按照下述項(xiàng)目和順序進(jìn)行檢校。1 外觀檢視先檢查儀器各部分外觀，看是否有表面損傷，玻璃部分有無(wú)裂痕，然后檢查各個(gè)旋轉(zhuǎn)螺絲，看轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活，望遠(yuǎn)鏡目鏡、物鏡調(diào)焦是否正常，讀數(shù)窗是否明亮清晰。對(duì)照儀器箱內(nèi)清單檢查各附件是否齊全，有無(wú)損壞。最后檢查儀器箱外部(提手、背帶、 鎖扣等)是否牢固可靠，有問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理。2 管水準(zhǔn)軸與豎軸的正交性檢校此項(xiàng)檢校的目的在于整置儀器后，保證豎軸與鉛垂線

3、方向一致。若此項(xiàng)條件滿足，經(jīng)緯儀整平后，照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)到任一方向，氣泡均應(yīng)保持居中。檢驗(yàn)方法：先按常規(guī)方法將儀器盡量整平，使管水準(zhǔn)器與某兩個(gè)基座螺旋連線平行，旋轉(zhuǎn)基座螺旋，使氣泡居中，水準(zhǔn)軸水平。若水準(zhǔn)軸與豎軸正交，則豎軸必處于鉛垂線方向。若水準(zhǔn)軸與豎軸不正交而含有角的差值，則水平度盤及豎軸也都將傾斜角，如圖4-25(a)所示。將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180，若氣泡不居中， 說(shuō)明水準(zhǔn)軸與豎軸不正交，水準(zhǔn)軸相對(duì)水平面偏離2角，如圖4-25(b)所示。校正方法：管水準(zhǔn)軸與豎軸不垂直，主要是管水準(zhǔn)器兩端支架高度不等所致。因此，校正時(shí)只要適當(dāng)調(diào)整管水準(zhǔn)器支架上的校正螺絲即可。由于照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180以后，氣泡偏離中點(diǎn)的格值

4、是2的反映， 也就是豎軸偏離鉛垂方向和水準(zhǔn)軸偏離水平度盤面的綜合反映。因此，只要按氣泡移位的格值改一半即可。設(shè)氣泡移位的格值為e，首先用基座螺旋改正氣泡偏移格值的一半(即)， 此時(shí)豎軸處于鉛垂方向，如圖4-25(c)所示；剩下的則用管水準(zhǔn)器校正螺絲改正之，使水準(zhǔn)氣泡居中，此時(shí)水準(zhǔn)軸與水平度盤都處于水平位置，而且豎軸仍保持鉛垂方向，此項(xiàng)校正即告完成，如圖4-25(d)所示。由于不能使管水準(zhǔn)器與兩基座螺旋連線嚴(yán)格平行，則改正分劃值時(shí)也不可能很準(zhǔn)確。因此，該項(xiàng)檢驗(yàn)校正須反復(fù)進(jìn)行，直到照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動(dòng)180以后氣泡偏移值不大于一個(gè)分劃時(shí)為止。該項(xiàng)檢校完成以后，還可附帶對(duì)園水準(zhǔn)器進(jìn)行檢校。如果此時(shí)園水準(zhǔn)器的氣

5、泡不居中，可用其下面的校正螺絲校正,使圓氣泡居中即可。必須注意，進(jìn)行此項(xiàng)校正時(shí)，擰動(dòng)校正螺絲不要用力過(guò)猛；兩端的校正螺絲應(yīng)一松一緊,先松后緊；校正完畢一定要擰緊被松動(dòng)過(guò)的螺絲。 3 十字絲縱絲與橫軸的正交性檢校圖4-25管水準(zhǔn)器與豎軸的正交性檢驗(yàn)十字絲縱絲與橫軸正交，也就意味著當(dāng)橫軸水平時(shí)，縱絲應(yīng)位于垂直照準(zhǔn)面內(nèi)(設(shè)橫軸已與照準(zhǔn)軸正交)。如果十字絲板安置得不正確，則縱絲可能與橫軸不正交。由于縱絲不在照準(zhǔn)面內(nèi)，觀測(cè)時(shí)用縱絲不同位置去照準(zhǔn)同一目標(biāo)，則會(huì)出現(xiàn)不同的水平度盤讀數(shù)，這顯然是不允許的。因此，此項(xiàng)檢校的目的是使十字絲縱絲與照準(zhǔn)面一致。檢驗(yàn)方法：整置儀器后，用十字絲中心照準(zhǔn)一約與儀器同高的點(diǎn)狀

6、目標(biāo)，固定照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡，然后用垂直微動(dòng)螺旋使望遠(yuǎn)鏡徐徐轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)在物鏡視場(chǎng)中可以看到目標(biāo)對(duì)縱絲作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，如果目標(biāo)點(diǎn)不離開(kāi)縱絲，則說(shuō)明縱絲與橫軸是正交的；如果目標(biāo)點(diǎn)偏離縱絲，如圖4-26所示，則說(shuō)明縱絲與橫軸不正交， 需要進(jìn)行校正。為了更明顯地看出目標(biāo)點(diǎn)與縱絲的偏離，也可用縱絲上部照準(zhǔn)目標(biāo)，垂直微動(dòng)望遠(yuǎn)鏡后，則可在縱絲下部看到二倍于上述偏差的距離。圖4-26 十字絲的檢驗(yàn) 圖4-27 十字絲的校正校正：用十字絲中心照準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)，固定照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡，用望遠(yuǎn)鏡垂直微動(dòng)螺旋使目標(biāo)點(diǎn)移至視場(chǎng)的上方或下方并盡量靠近視場(chǎng)邊沿，盡量顯示出目標(biāo)點(diǎn)的偏離情況。此時(shí)打開(kāi)十字絲環(huán)的護(hù)蓋，即可看到如圖4-27所示的十

7、字絲環(huán)校正裝置。 首先松開(kāi)四個(gè)校正螺旋E，然后輕輕地轉(zhuǎn)動(dòng)十字絲環(huán)，使縱絲壓住目標(biāo)點(diǎn)為止。 此項(xiàng)校正需反復(fù)進(jìn)行，直至上下轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡時(shí)，目標(biāo)不偏離十字絲縱絲為止。校正完畢后，擰緊四個(gè)校正螺旋E。4 照準(zhǔn)軸與橫軸的正交性檢校圖4-28照準(zhǔn)軸誤差當(dāng)橫軸水平時(shí)，照準(zhǔn)軸的俯仰面應(yīng)是一個(gè)鉛垂平面。若照準(zhǔn)軸與橫軸不正交，則照準(zhǔn)軸繞橫軸旋轉(zhuǎn)時(shí)將是一個(gè)圓錐面，如圖4-28所示。照準(zhǔn)軸與橫軸不正交而產(chǎn)生的偏差C稱為照準(zhǔn)軸誤差。它對(duì)半測(cè)回的水平角觀測(cè)值有影響，而對(duì)一測(cè)回的水平角沒(méi)有影響。但C值過(guò)大，記薄和計(jì)算很不方便，因此，需要進(jìn)行檢驗(yàn)與校正。該項(xiàng)檢驗(yàn)通常采用四分之一法，如圖4-29所示。首先在平坦的地面上選定直線A

8、B，并確定中點(diǎn)O。將儀器安置在點(diǎn)O點(diǎn)上，在A點(diǎn)設(shè)置瞄準(zhǔn)標(biāo)志，在B點(diǎn)橫置一根有毫米分劃的尺子，并使標(biāo)志和尺子與儀器同高。用盤左瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，固定照準(zhǔn)部，縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡讀取尺子上的讀數(shù)B1。盤右瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡在尺子上讀取讀數(shù)B2。由圖4-29可知，若B1、B2重合，說(shuō)明條件滿足，否則B1、B2之差為4倍C角的反映。照準(zhǔn)軸誤差C可按式（4-8）求取。 （4-8）AB1HBOHB2B3D圖4-29 照準(zhǔn)軸檢驗(yàn)式中D是儀器到B點(diǎn)的距離。校正前先求出照準(zhǔn)軸與橫軸正交時(shí)在尺子上的讀數(shù)B3（在B1B2的四分之一處），然后用打開(kāi)十字絲護(hù)蓋，同樣可從圖2.5.3中看到四個(gè)校正螺絲A、B、C、D。先松開(kāi)相鄰兩個(gè)校正螺

9、絲A或C中的任一個(gè)，然后按照先松后緊和一松一緊的原則移動(dòng)兩個(gè)校正螺絲B、D，使十字絲環(huán)按水平方向移動(dòng)，同時(shí)在目鏡中注意觀察，直至十字絲縱絲正好照準(zhǔn)B3點(diǎn)。然后擰緊所有松開(kāi)的螺絲，使其不留空隙和松緊適宜為止。此項(xiàng)檢校需反復(fù)進(jìn)行，對(duì)于J6級(jí)儀器2C值不大于，J2級(jí)儀器不大于就可以了。5 橫軸與豎軸的正交性檢校經(jīng)過(guò)前面幾項(xiàng)檢校，可使儀器的豎軸處于鉛垂方向，照準(zhǔn)軸與橫軸正交。如果儀器的橫軸與豎軸正交，則照準(zhǔn)軸繞橫軸旋轉(zhuǎn)將形成一個(gè)鉛垂面；否則，將是一個(gè)傾斜平面，這無(wú)疑會(huì)對(duì)水平角觀測(cè)產(chǎn)生影響，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行檢校。橫軸與豎軸不正交，當(dāng)豎軸位于鉛垂線上時(shí) ，橫軸與水平面的夾角i稱為橫軸誤差。檢驗(yàn)方法如圖4-30所示

10、，在距墻面1020m處整置儀器，用盤左照準(zhǔn)墻上高處某一點(diǎn)P（高出儀器5m以上），然后固定照準(zhǔn)部，縱轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡使其概略水平，此時(shí)在墻上照準(zhǔn)了與儀器大致同高的一點(diǎn)A，；用盤右再一次照準(zhǔn)P點(diǎn)，同樣固定照準(zhǔn)部放平望遠(yuǎn)鏡，如果此時(shí)仍能照準(zhǔn)A點(diǎn)，則說(shuō)明橫軸與豎軸正交，否則，它將照準(zhǔn)另一點(diǎn)B。由圖4-30不難看出，對(duì)于高處目標(biāo)P ，用盤左、盤右向水平面上投影時(shí) ，由于橫軸誤差的存在而產(chǎn)生不重合的兩個(gè)投影點(diǎn)A、B，在ACP中： ， (4-9) (4-10)只要量取和S，測(cè)得垂直角，即可由上式計(jì)算出橫軸誤差。圖4-30 橫軸誤差橫軸與豎軸不正交的主要原因是橫軸兩端的支架不等高，因此校正的目的就是調(diào)整支架的高度使之

11、處于正確位置。由于校正裝置封裝于儀器內(nèi)部，在外業(yè)條件下一般不宜作此項(xiàng)校正，多由專業(yè)儀器維修人員在室內(nèi)進(jìn)行校正。規(guī)范通常要求J2級(jí)經(jīng)緯儀的橫軸誤差不應(yīng)超過(guò)15,J6級(jí)經(jīng)緯儀的橫軸誤差不應(yīng)超過(guò)20。6 垂直度盤指標(biāo)差檢校指標(biāo)差的存在并不影響一測(cè)回垂直角的精度。但指標(biāo)差過(guò)大，既不便于計(jì)算，也易產(chǎn)生差錯(cuò)。故此項(xiàng)檢校的目的是盡量使指標(biāo)差接近于零。整置儀器后，用中絲法對(duì)某一明顯目標(biāo)觀測(cè)一測(cè)回，計(jì)算出指標(biāo)差i。對(duì)有指標(biāo)水準(zhǔn)器的儀器進(jìn)行校正時(shí)，旋轉(zhuǎn)指標(biāo)水準(zhǔn)器微動(dòng)螺旋，保持中絲照準(zhǔn)目標(biāo)不動(dòng)，使垂直度盤讀數(shù)為(右-i)或(左-i)，此時(shí)水準(zhǔn)氣泡就不居中了，可擰下垂直度盤水準(zhǔn)器一端的護(hù)蓋，用改針?biāo)删o其上、下兩校正螺

12、絲，使氣泡居中。此法須反復(fù)進(jìn)行，直到指標(biāo)差i1（J6級(jí)）或i30（J2級(jí)）時(shí)為止， 最后仍須擰緊松開(kāi)的校正螺絲。另外，也可用校正十字絲環(huán)上下位置的辦法進(jìn)行校正。具體做法是，旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡垂直微動(dòng)螺旋，使垂直度盤讀數(shù)為(右-i)或(左-i)，此時(shí)十字絲必不切準(zhǔn)目標(biāo)。打開(kāi)十字絲環(huán)護(hù)蓋，先松開(kāi)左、右兩個(gè)校正螺絲B和D中的任一個(gè)，然后松緊上、下兩校正螺絲A和C(參看圖4-27)，并注意觀察目鏡內(nèi)影像的變化，直至中絲切準(zhǔn)目標(biāo)為止， 最后擰緊松開(kāi)的校正螺絲。值得指出的是，用十字絲校正指標(biāo)差，在效果上有可能破壞或影響照準(zhǔn)軸與橫軸的正交，在操作上也不如改水準(zhǔn)器方便，故在實(shí)際作業(yè)中較少用到，只對(duì)有豎盤自動(dòng)補(bǔ)償裝置的經(jīng)緯儀使用。7 光學(xué)對(duì)點(diǎn)器的檢校對(duì)于光學(xué)對(duì)點(diǎn)器不隨照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動(dòng)的儀器，可用垂球法檢校。在室內(nèi)或無(wú)風(fēng)的場(chǎng)地上，精確整平儀器，地面上固定一張白色硬紙，儀器中心螺絲下掛一個(gè)較重的垂球，調(diào)整垂球線長(zhǎng)，使垂球尖接近紙面，待其靜止時(shí)