自动安平水准仪的原理及精度分析毕业设计论文.doc
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1、辽宁林业职业技术学院林学系辽宁林业职业技术学院 毕业设计自动安平水准仪的原理及精度分析毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校
2、要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论
3、文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价:一、撰写(设计)过程1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及
4、格4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的
5、内画“”)指导教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价:一、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)评阅教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日教研
6、室(或答辩小组)及教学系意见教研室(或答辩小组)评价:一、答辩过程1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(
7、设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)教研室主任(或答辩小组组长): (签名)年 月 日教学系意见:系主任: (签名)年 月 日自动安平水准仪的原理及精度分析摘要本文主要研究自动安平水准仪的原理及精度分析,原理从自动安平水准仪与精密水准仪的结构差别、自动安平水准仪的操作步骤,安置、粗平、瞄准、精平、读数和误差的检查与校正,自动安平水准的望远镜分划板横丝垂直于竖轴的检查校正、i角误差的检校、水准仪上圆水准器的检校、符合管状水泡水准轴垂直于竖轴和园水准泡轴平行于竖轴的检查校正说明。自动安平水准仪的精度分析从误差来源,仪器
8、误差、外界因素的影响而产生的误差、观测误差来详细的进行分析及在作业中如何减少误差提高测量精度。关键词:自动安平水准仪的原理,精度分析,误差来源 目录1前言1研究的背景及意义12自动安平水准仪的原理22.1自定安平水准仪的定义22.2自定安平水准仪的原理22.3自动安平水准仪的结构及与精密水准仪结构的差别22.3.1自动安平水准仪的结构22.3.2精密水准仪的结构特点32.4自动安平水准仪的操作步骤32.4.1. 安置32.4.2粗平32.4.3瞄准32.4.4精平32.5自动安平水准仪的检查校正方法42.5.1外观检查42.5.2望远镜分划板横丝垂直于竖轴的检查校正42.5.3 i角误差的检校
9、42.5.4水准仪上圆水准器的检校52.5.5符合管状水泡水准轴垂直于竖轴和园水准泡轴平行于竖轴的检查校正53自动安平水准仪的精度分析53.1精度53.2误差类别63.3误差的来源及如何消弱误差提高精度63.3.1仪器误差63.3.2外界因素的影响而产生的误差73.3.3观测误差93.4主要误差来源及作业措施归纳93.5提高精度的作业要求10结论10参考文献11致谢121前言工程测量学的研究领域既有相对的固定性,又是不断发展变化的。工程测量学的主要任务是为各种工程建设提供测绘保障,满足工程所提出的要求。精密工程测量代表着工程测量学的发展方向。随着科学技术的发展,我国自动安平水准仪行业保持了多年
10、高速增长,自动安平水准仪作为高程测量仪器,以其操作使用简便、准确度和工作效率高、能满足我国三、四等水准测量及等外测量要求等优点,在大地测量、建筑安装、公路交通、石油地质勘探等领域,得到越来越广泛的应用。研究的背景及意义水准仪长距离水准测量工作的连续性很强,待定点的高程是通过各转点的高程传递而获得的。若在一个测站的观测中存在错误,则整个水准路线测量成果受到影响,所以水准测量的精度非常重要。随着我国国民经济的高速发展,我国自动安平水准仪以其操作使用简便、准确度和工作效率高、能满足我国三、四等水准测量及等外测量要求等优点保持了多年高速增长。2自动安平水准仪的原理2.1自定安平水准仪的定义自动安平水准
11、仪(automatic level)是指在一定的竖轴倾斜范围内,利用补偿器自动获取视线水平时水准标尺读数的水准仪。2.2自定安平水准仪的原理是用自动安平补偿器代替管状水准器,在仪器微倾时补偿器受重力作用而相对于望远镜筒移动,使视线水平时标尺上的正确读数通过补偿器后仍旧落在水平十字丝上。自动安平的补偿可通过悬吊卜字丝,在物镜至十字丝的光路中安置一个补偿器,和在常规水准仪的物镜前安装单独的补偿附件等3个途径实现。用此类水准仪观测时,当圆水准器气泡居中仪器放平之后,不需再经手工调整即可读得视线水平时的读数。它可简化操作手续,提高作业速度,以减少外界条件变化所引起的观测误差。2.3自动安平水准仪的结构
12、及与精密水准仪结构的差别2.3.1自动安平水准仪的结构望远镜和水准管连成整体,在其物镜一端有一钢片与支架相连,在其目镜一端有顶杆,转动微倾螺旋可使顶杆升降,使望远镜和水准管相对于支架作倾斜活动,导致水准管气泡居中、望远镜视线水平。由于微倾螺旋调节升降有限,所以应使支架大致水平、水准仪的旋转轴铅垂,因此支架上装有圆水准器,转动三个基座上的脚螺旋,使圆水准器气泡居中,就可达到这一目的。旋转目镜调焦螺旋,可以使望远镜中十字丝的像清晰。旋转物镜调焦螺旋,可以使瞄准的目标(水准尺)清晰。旋松制动螺旋,可使望远镜在水平方向任意转动;制紧制动螺旋,可旋转微动螺旋在水平方向作微小转动,便于瞄准目标。测量望远镜
13、不同于一般的望远镜在于它有瞄准与读数的功能,它由物镜、目镜、调焦透镜和十字丝分划玻璃板等组成。物镜的光心与十字丝的交点的连线称为视准轴。测量望远镜能够进行正确的瞄准与读数的重要条件是:目标必须成像于十字丝平直上。由于目标有远近,所以要用物镜调焦螺旋的旋转来前后移动调焦透镜(物镜调焦)来达到这一目的。其具体操作和检验方法是:首先转动目镜调焦螺旋使十字丝像最清晰,然后转动物镜调焦螺旋使目标像最清晰。检验的方法是:十字丝和目标像都很清晰,并且把眼睛微微上、下或左、右移动时,没有发现十字丝和目标像有相对移动;如果发现两者有相对移动,则称为有“视差”,此时应重复以上操作,使视差消除为止2.3.2精密水准
14、仪的结构特点高灵敏度的管水准器管水准器的作用:建立精确的水平视线。水准器格值: 510/2mm;气泡灵敏度越高,越难居中,因此必需要有微倾螺旋水准测量前、后视测量通过微倾螺旋精平,会改变视准轴高度,带来误差。高精度的测微装置高质量望远镜。孔径:大于50mm;放大倍率大于40倍;十字丝设计为楔形。坚固稳定的仪器结构,视准轴与水准轴关系稳定,高性能的补偿装置,具有精准的补偿量。2.4自动安平水准仪的操作步骤2.4.1. 安置安置是将仪器安装在可以伸缩的三脚架上并置于两观测点之间。首先打开脚并使高度适中,用目估法使架头大致水平并检查脚架是否牢固,然后打开器用连接螺旋将水准仪器连接在三脚架上2.4.2
15、粗平粗平是使仪器的视线粗略水平,利用脚螺旋置园水准气泡居于园指标圈之中。具体方法用仪器练习。在整平过程中,气泡移动的方向与大姆指运动的方向一致。2.4.3瞄准瞄准是用望远镜准确地瞄准目标。首先是把望远镜对向远处明亮的背景,转动目镜调焦螺旋,使十字丝最清晰。再松开固定螺旋,旋转望远镜,使照门和准星的连接对准水准尺,拧紧固定螺旋。最后转动物镜对光螺旋,使水准尺的清晰地落在十字丝平面上,再转动微动螺旋,使水准尺的像靠于十字竖丝的一侧。2.4.4精平精平是使望远镜的视线精确水平。微倾水准仪,在水准管上部装有一组棱镜,可将水准管气泡两端,折射到镜管旁的符合水准观察窗内,若气泡居中时,气泡两端的象将符合成
16、一抛物线型,如图9-1(a)所示,说明视线水平。若气泡两端的象不相符合,如图9-11(b)所示,说明视线不水平。这时可用右手转动微倾螺旋使气泡两端的象完全符合,仪器便可提供一条水平视线,以满足水准测量基本原理的要求。注意?气泡左半部份的移动方向,总与右手大拇指的方向不一致。 2.4.5读数用十字丝,截读水准尺上的读数。现在的水准仪多是倒象望远镜,读数时应由上而下进行。先估读毫米级读数,后报出全部读数。 注意,水准仪使用步骤一定要按上面顺序进行,不能颠倒,特别是读数前的符合水泡调整,一定要在读数前进行。2.5自动安平水准仪的检查校正方法2.5.1外观检查仪器外表漆层应均匀无脱皮,电镀细密无伤痕,
17、零件接合应齐整,密封性能应良好。正常条件观测时,望远镜视场中亮度均匀,像质良好,分划板注记清晰。 光学零件表面应清洁,均无油迹、霉斑和有损成像质量的显着气泡、灰尘、擦痕等缺陷;胶合件不应脱胶;镀膜层不应损伤。仪器的转动机构及微动机构应运转灵活、平稳、舒适,无明显跳动、阻滞及回程现象。观察点状目标时,旋转微倾或微动手轮,其移动轨迹应为直线。 制动机构及校正螺钉均应有效地发生作用,不应有松动现象;各校正和改正机构应留有调整余量。 自动安平水准仪的阻尼机构应能正常地工作。 水准泡安装应牢固,微倾手轮运转时,气泡移动应均匀灵敏,不应有目视可见的跳动或阻滞现象。 望远镜目镜调节时,视场内的十字线交点不应
18、有明显地晃动现象。仪器与三脚架的联结应牢固,在照准部转动时,基座不应有晃动现象。光学性能检查。望远镜视场是否明亮、清晰、均匀,调焦性能是否正确等。补偿性能检查。对于自动安平水准仪应检查其补偿性是否正确等设备件数清点。仪器部件及附件和备用零件是否齐全2.5.2望远镜分划板横丝垂直于竖轴的检查校正精确调平仪器,在距仪器2050m处与仪器等高的地方选取一个明显而较细的目标点,将十字丝中心压在目标点上,转动水平方向微动螺旋,使目标点慢慢移动到横丝的一端,看是否还压在横丝上;如果是,说明横丝垂直于竖轴,否则就要进行校正。用钟表起子旋松靠望远镜目镜一端的三个制头螺丝的任意两个,旋转松动部分,调整目标点到偏
19、离横丝一端偏移量的一半。重复上述方法几次,使目标点在横丝作水平方向移动时一直都压在横丝上为止,然后旋紧这两个制头螺丝。这样望远镜分划板横丝就垂直于竖轴了。国家计量检定规程规定:望远镜分划板横丝与竖轴的垂直度误差,DS1水准仪1,DS3水准仪32.5.3 i角误差的检校选取较平坦的地形竖立相距50100m的A、B两根水准尺(有条件的地方最好选取100m),用钢尺或皮尺在A、B两点水平连线上量取中点,将仪器架平于中点并精确调平。用中丝分别读取A、B两水准尺读数a和b得两点高差hab或hba,再将仪器移置于A、B连线的延长线上距A(或B)35m处,架平仪器并精确调平,设A尺为近尺,B尺为远尺,用中丝
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