光學垂準儀一測回垂準測量標準不確定評定報告

光學垂準儀“一測回垂準測量標準偏差”校準結果的不確定度評定報告根據CNAS_GL05“量不確定度要求的實施指南”的要求，對校準結果的測量不確定度評定時要測量過程入手對量方法測量系統(tǒng)及測量過程作詳細的研究報告的內容包括以下部分。光垂準儀的校準裝置的構成和測量原理北京金華大地光電儀器校準中心為開展垂準儀校準項目，建立了垂準儀校準裝置。校準裝置由以下兩個部分構成，（1.JSJ精密水準儀校驗儀為垂準儀校準裝置提供平準線的儀以下簡稱校驗儀（2五角棱鏡儀器臺，它的作用是將垂準儀的垂直視準線轉換成水平視線；校準裝置的測量原理是將被校準的垂準儀安置在五角棱鏡儀器臺中平準儀整儀器的高度使準儀的視準通過五角棱鏡換成水平方向照準校驗儀的平行光管的分劃板的十字絲中心假垂儀的分劃板十字絲的中心與校驗儀十字絲中心重合明垂準儀的視準軸是垂直的因JSJ精水準儀校驗儀已經經過校準所以本準裝置實現了量值的溯源。圖一是光學垂準儀的校準裝置的原理圖。圖一光學準儀的校準裝置的原理圖根據垂準儀的測量原理，為了消除各種誤差的影響，實際作業(yè)中，需要將垂準儀照準部在不同的方位上進行對徑量消除水準軸與儀器旋轉軸視準軸與旋轉軸安裝誤差的影響構一測回的垂準測量這一組觀測值的平均值表示一條過儀器中心的鉛垂線是一測回垂準測量的概念。2.校前，對光學垂準儀的調整與校正在進行光學垂準儀“一測回垂準測量標準偏差”的測定前，因對垂準儀及校準裝置進行以下調整和校正：2.1垂準儀的圓水準器和管狀水準器安置位置正確性的檢查與校正它的水準軸平行或垂直于垂準儀的旋轉軸。2.2調整，校正垂準儀的視準軸與垂準儀的旋轉軸重合，當垂準儀的照準部旋轉時，垂準儀的十字絲中心始終指向同一個點。2.3.已進行了垂準儀的調焦運行誤差的檢驗。2.4.Jsj精水準儀校驗儀已校正到正確位置。2.5.將垂準儀安置在儀器臺上，平，照準校驗儀的分劃板十字絲的中心。2.6.下面按規(guī)范規(guī)定步驟進行觀。光學垂準“一測回垂準測量標偏差通過室內方法用被檢垂準儀進行多測回的對徑測

量，組成一組點位，最后經計算而得。在儀器照準部的0°45°、90°、135°等8個置進行4個測列的個測回測量。分別獲得對徑位置讀數

a

ij

和

a

2ij

,(

i

-測量列的測回次數，取1，，――；j-測量列，取1，，，4)。3.建立測量過程的數學模型校準時，首先用被檢垂準儀從開始的方位進行對徑觀測，并進10次重測量，按照下計算點位坐標值的平均值，以及坐標值的殘差，和標準偏差Xij

ij

2ij

（）式中：

a,1ij

2ij

－在第j測列第i測望遠鏡徑位置的讀數值ij

在第j測列第i測望遠鏡對徑位置的坐標值的平均值第j測列10個測的位置坐標的平均值，j

i10

ij

（）第j測列第i測回坐標殘差值

ij

為：XXijij

j

（）一測回垂準測量標準偏差S：1

4ijjiji

S=S1/…………---------------------(4)式中：j測量列的坐標殘差ijj－測量列次數；i-測回次數；ρ--206265″S－一測回垂準測量標準偏差。方和傳播系數4.1.

2

(

的傳播系數

c

a由垂儀對徑位置讀數值和它的平均值的關系式1式得出它們的方差的關系式下式中2a)

----讀數值的方差

ijij1ijijij1ij44410()ij

---平均值的方差2(X)1ij

u2(a)ij1ij2ij

2()iju(a

u)ij由于

ij

、

2ij

是等精度測量，故

2(a)(ij

2ij

)2(a)

，則：u)ij

12

u2a

（）所以，傳播系數

c

ac

4.2

2

()ij

的傳播系數

c

x由式2)﹑（3得：u

22()u2X)u2()....2)....22(X)3110,4

u2X)10,4由于

XX11ij

10,4

是等精度測量，故

2()2()11ij

(X),

若令：c

ij

...

10,4

，則有：u2()()

（）式中

2

()

---垂準測量的標準偏差S的差經嚴格推算得：c

2x

(X))X111jijj(i2ij

10,4

)

2ji

ijjij(i

v

2ij

j(i

,(jiji

1-21-2因此，

c

c

1)2u

2

2

()

2

()u()(ac總

6

1

2

()

（7）標不確定度分量的評估與計算5.1測不定度來源的分析根據垂準儀的校準裝置的構成原理和垂準測量標準偏差校準方法的介紹，光學垂準儀“一測回垂準測量標準偏差”校準結果的測量不確定度分量包括（1）JSJ精水儀檢驗儀水平準線偏差的不確定度分；（2）檢驗儀測微器示值差的不確定度分量；（3）五角棱鏡入射光與射光垂直度誤差的不確定度分量；（4垂準儀安裝、調整不精確引入的不確定度分量；（5在校驗儀的讀數測微平行光管中，讀數誤差引入的不確定度分量；垂準儀望遠鏡十字絲照準目標的極限誤差引入的不確定度分量；（7垂準儀的視準軸與豎軸的同軸度誤差照準校驗儀時引入的不確定度分量。以上的測量不確定度分量中項于垂準儀的校準裝置的測量不確定度引入的確定度分量，后四項屬于垂準儀校準觀測時的測量誤差引入的測量不確定度分量。5.2標不定度分量的評估與計算5.2.1準儀校準裝置引入的測量不確定度分量

(a)5.2.1.1檢儀水平準線偏差的測量不確定度分量

(a)1根據水準儀檢驗儀的檢定證書給出的數據，檢驗儀水平準線偏差擴展不確定度U=0.6″95水平準線偏差的標準不確定度分量

(a)1(a)=0.6/2=.0.31估計其相對不確定度為

自由度=

1*2由驗儀測微器示值誤差引入的不確定度分量

u()2檢驗儀測微器的示值誤差,說明書中沒有給出，參考該儀器平行玻璃板測微器和水準儀測微器，示值誤差一般不超過示值范圍的百分之一。檢驗儀測微器的示值范圍是

-2-2-2-250，可以將示值的最大允許誤差估計為″。測微器示值不經修正直接使用，估計該誤差為半寬等于″的均勻分布，其標準不確定度為u()2

=0.5″

=0.29″估計其相對不確定度為20%，自由度ν=

1*=1225.2.1.3角棱鏡入射光與出射光垂直度誤差的不確定度分量

(a)13該項誤差經查閱有關資料垂度的最大允許誤差不超過″，該值均勻分布估計，標準不確定度

(a)13()1

=2.0/

″估計其相對不確定度為20自由度=

1*=122將以上三項不確定度分量合成，得垂準儀校準裝置引入的測量不確定度分量((a)u()()

(a)1

(a)0.3

0.29

1.15

有效自由度v

eff

4(a)44(a)4()u4()0.340.2912

4

155.2.2準儀的校準時的測量誤差引入的不確定度分量

(

。5.2.2.1垂準儀安裝、調整不精確引入的不確定度分量

()2根據垂準儀校準規(guī)范的要求，管狀水準器與豎軸的垂直度誤差不超過.狀水準器標稱角值的，準儀的標準）定，管狀水準器標稱角值為10″/2mm.，則由此引起的垂準儀在垂準方向上的誤差為該半寬的均勻分布故：()21

2.5

″，估計其相對不確定度為25％，則v1

12

25)

5.2.2.2校驗儀的讀數測微器上，讀數誤差引入的確定度分量

u()2水儀驗儀測微器的格值為1″，按估讀誤差為測微器格值的的估計，估讀

222222誤差為0.1″，設該值其在半寬區(qū)間內均勻分布，故：()估計相對不確定度為25，則：

″，v

12

5.2.2.3垂儀遠鏡十字絲照準校驗儀分劃板的分劃的照準誤差引入的不確定度分量(a)2垂準儀望遠鏡十字絲照準目標的照準誤差可由經驗公式得出β=γρ/V式中：γ---測條件系數，對室內光學照準時，一般取1;ρ照準方式系數，在理想的條件下，人眼的瞄準辨率為″；V---望遠鏡的放大率，垂準儀的標準規(guī)定為24因此，β=″設該值在半寬區(qū)間內等概率均勻分布，故：(a0.422

"

，估計其相對不確定度為25％，則1v(25/100)2

5.2.2.4準儀的視準軸與豎軸的同軸度誤差引入的不確定度分量

(a)4根據垂準儀校準規(guī)范的規(guī)定，視準軸與豎軸的同軸度誤差不超過″設該值在半寬區(qū)間內等概率均勻分布估計，()2.02

"

″將以上四項合成，得垂準儀的校準時的測量誤差引入的不確定度分量((a)

(a)

(a)

(a)

()1.44

0.24

()2.25″有效自由度

eff

(a)2.254(a4()(a)u(a)1.4440.060.24412888

4

28

．合成標準不確定度計算將校準裝置引入的測量不確定度

(a)

和垂準儀校準時觀測誤差引入的測量不確定度(

合成得到垂準儀垂準測量讀數值的合成標準不確定度

()u)(au(a)

(a

2

5