3.6 经纬仪的检验和校正

为了测得正确可靠的水平角和竖直角,使之达到规定的精度标准,作业开始前必须对经纬仪进行检验和校正。

3.6.1 经纬仪的轴线及其应满足的几何条件

经纬仪的主要部件之间,也就是主要轴线和平面之间,必须满足水平角观测提出的要求。如图3.15所示,经纬仪的主要轴线有:竖轴旋转轴VV(仪器的旋转轴)、横轴HH(望远镜的旋转轴)、望远镜的视准轴CC和照准部水准管轴LL。根据水平角的概念,经纬仪在水平角观测时应满足一定的几何条件。这些条件如下:

(1)照准部管水准轴与竖轴垂直(LL⊥VV)。

(2)十字丝竖丝与横轴垂直(竖丝⊥HH)。

(3)视准轴与横轴垂直(CC⊥VV)。

(4)横轴与竖轴垂直(HH⊥VV)。

(5)竖盘指针差应近于零。

(6)竖轴应与水平度盘面垂直,且过度盘中心。

(7)水平轴应与竖盘面垂直,且过度盘中心。

以上条件在仪器出厂时,除(6)、(7)两项已得到严格保证外,其他5项只是得到一定程度的满足。因此,在作业前应查明仪器是否满足上述条件,如不满足则应进行校正。

3.6.2 经纬仪的检验与校正

在对仪器进行检验校正之前,应先对仪器进行一般检视,即检查一下度盘和照准部旋转是否平滑自如;各种螺旋和望远镜运转是否灵活有效;望远镜视场中有无灰尘或点:度盘和测微尺的分划线是否清晰;仪器附件是否齐全。然后再对仪器进行逐项检验和校正。

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图3.15 经纬仪轴线示意图

3.6.2.1 照准部水准管轴与竖轴垂直的检验、校正

1.检校目的

整平仪器后,保证竖轴与铅垂线方向一致,即使水平度盘处于水平位置。

2.检验方法

先概略整平仪器,使管水准器与任意两个脚螺旋的连线平行,旋转脚螺旋使气泡居中,然后将照准部旋转180°,若气泡仍居中,则表示条件满足,否则应校正。

当气泡居中时,表明水准管轴已水平,此时,如果水准管轴与竖轴是垂直的,则竖轴应处于铅垂线方向,水平度盘应处于水平位置;若水准管轴与竖轴不垂直,如图3.16(a)所示,竖轴与铅垂线将有夹角α,则水平度盘与水准管轴的交角也为α。当照准部旋转180°时,气泡偏离,如图3.16(b)所示,竖轴倾斜方向没变,可见管水准轴与水平线的夹角为2α,气泡偏离零点的格值e就显示了2α角。

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图3.16 照准部水准管的检验与校正

3.校正方法

先旋转脚螺旋,用校正针拨动水准管一端的校正螺丝,改正气泡偏离格值的一半(α/2),使竖轴处于铅垂方向。剩下的一半(α/2)用水准管的正交螺丝改正,使气泡居中。

此项检验校正必须反复进行,直到照准部转到任何位置后气泡偏离值不大于1格时为止。

3.6.2.2 十字丝竖丝与横轴垂直的检验、校正

1.检校目的

使十字丝竖丝与照准面方向一致。

2.检验方法

整平仪器。用十字丝竖丝一端照准一清晰小点A,固定照准部和望远镜,转动望远镜微动螺旋,使目标点A沿竖丝慢慢移动,若点A不离开竖丝,则表示满足条件,否则应进行校正。如图3.17所示,点A移动到竖丝另一端时偏到了A′处。

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图3.17 十字丝检验

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图3.18 十字丝校正螺丝

3.校正方法

打开十字丝环护罩,可见图3.18所示的校正装置,松开四个校正螺丝E,轻轻转动十字丝环,使点A从A′处向竖丝移动偏离量的一半(Q/2)即可。

此项检校需反复进行,直至上下转动望远镜时点A始终不离开竖丝为止。校正结束,应及时拧紧四个校正螺丝E,并旋上护盖。

3.6.2.3 视准轴与横轴垂直的检验、校正

1.检校目的

使视准面成一铅垂面。

2.检验方法

如图3.19所示,在一平坦场地上,选择相距约60m左右的A、B两点,安置仪器于A、B连线的中点O上,在A点设置一个与仪器高度相等的标志,在B点与仪器等高的位置横置一把刻有毫米分划的直尺,并使其垂直于视线OB。

盘左位置瞄准A点标志,固定照准部,然后倒转望远镜,在B尺上读得读数B1,如图3.19(a)所示,盘右位置瞄准A点,固定照准部,倒转望远镜,在B尺上得读数B2。如图3.19(b)所示,此时,盘左时B1 B之长为2c的反映,盘右B2 B之长亦为2c的反映,即B1 B2之长为4c的反映。

则c的角值为

如果B1=B2,则说明视准轴垂直与横轴,否则就需要校正。

3.校正方法

由B2点向B1点量取B1 B2长度的1/4定出B3点,此时B3便垂直于横轴,用校正针拨动十字丝环的左右一对校正螺丝,先松其中一个校正螺丝,使十字丝中心与B3点重合。应重复上述检验操作,一般来说J6经纬仪应使C值小于1′为止。

此项检校需反复进行。

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图3.19 视准轴的检验与校正

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图3.20 横轴的检验与校正

3.6.2.4 横轴应与竖轴垂直的检验、校正

1.检校目的

整平仪器后,横轴能处于水平位置。

2.检验方法

如图3.20所示,在一面高墙上固定一个清晰的照准标志P,在距墙面约10~20m处安置仪器,先盘左位置照准点P(仰角宜大于30°),固定照准部,然后使望远镜视准轴水平,在墙面上标出照准点P1;然后倒转望远镜,盘右再次照准P点,固定照准部,使望远镜视准轴水平,在墙面上标出照准点P2,则横轴误差的计算公式为

计算出来的i≥20″时,必须校正。

3.校正方法

横轴与竖轴不垂直的主要原因是横轴两端支架不等高所致。故校正时,打开仪器的支架护盖,调整偏心轴承环,抬高或降低横轴的一端使i=0″。此项校正需要在无尘的室内环境中使用专用的平行光管进行,一般由专业维修人员校正。

3.6.2.5 竖盘指标差的检验、校正

1.检校目的

使竖盘指标差接近于零。

2.自动安平补偿器经纬仪指标差的检验与校正

检验方法:整平仪器后,照准一个明显标志点,分别用盘左、盘右观测目标,并读取竖盘读数L和R,按式(3.13)计算指标差,若x>1′,则应进行校正。

校正方法:计算盘右的正确读数R=R-x。校正时,望远镜瞄准目标,调节竖盘指标水准管微动螺旋,使竖盘读数置于正确读数R上,此时,竖盘指标水准管气泡不居中,校正使气泡居中。如此反复进行,直到条件满足为止。

经纬仪的每项校正需要反复进行,最后要求满足应具备的条件。不过要校正得完全满足理论上提出的要求是很困难的,一般只求达到实际作业所需的精度,因此必然存在着残余的误差。这些残余的误差,如果采用合理的观测方法,大部分可以抵消掉。