数字水准仪系统检定关键技术的研究

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水准测量是使用水准仪与水准标尺测量地面两点之间高度差的基本方法。水准仪作为水准测量和工程测量领域内广泛使用的测量仪器,水准仪的误差直接影响到水准测量结果的精度,因此水准仪系统(水准仪主机及水准标尺)的检定相关的研究也逐渐引起人们的关注。随着技术的快速发展,水准仪也从传统的光学水准仪发展到了数字水准仪,使测量精度得到更大地提高。然而,数字水准仪的误差源也随着电子部件加入而变得更加复杂,传统水准仪的检定方案(分项误差检定)已不能满足当前需要。同时,由于不同数字水准仪厂商对水准标尺条码识别算法的不同,水准仪主机需要与水准标尺配套使用。因此,检定数字水准仪系统精度才能更好地反映数字水准仪现实使用的测量精度。然而,当前国内数字水准仪的检定设备大都是针对数字水准仪的单项误差,所以,当前急需设计一套数字水准仪测量系统精度检定的设备来对数字水准仪测量系统精度进行检定,进而进一步完善数字水准仪的检定规范。本文以数字水准仪系统检定关键技术做了如下研究:(1)分析当前国内外数字水准仪测量系统精度检定的现状,并比较当前检定方法的原理、特点及缺陷,同时在此基础上设计针对数字水准仪测量系统精度检定的检定方案,并从原理上分析了该方法的可行性。(2)研究当前市场上常用的数字水准仪遥控协议,实现了数字水准仪的自动读数。同时为了避免数字水准仪在大视距检定情况下串口通信距离的限制,设计ZigBee转串口模块实现数字水准仪的大距离无线读数功能。(3)在做数字水准仪系统检定过程中,使用激光干涉仪作为基准,则必须确保激光干涉仪的测量精度。本文从激光干涉仪的测量原理出发,分析大气环境参数对激光干涉仪测量的影响,并针对测量环境中存在的温度梯度问题,设计激光干涉仪环境参数实时动态补偿算法。同时,设计气象站系统,采集测量环境中的大气参数对激光波长进行动态实时补偿。(4)针对数字水准仪检定过程中水准标尺特定的运动方式,设计伺服控制系统。并基于Delphi语言设计数字水准仪自动检定系统实现数字水准仪的自动检定,并生成最终检定报告。经试验验证各单元满足系统检定的求,整体系统也将构建完成。
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