李海英,陈 远

（1广州计量检测技术研究院,广东广州,510000；2 广东省航道测绘中心,广东广州,510000）



激光垂准仪“一测回垂准测量标准偏差”的测量不确定度分析

李海英1,陈 远2

（1广州计量检测技术研究院,广东广州,510000；2 广东省航道测绘中心,广东广州,510000）

摘要：“一测回垂准测量标准偏差”是反映垂准仪精度状况的重要指标，本文针对JJF 1081—2002《垂准仪》校准规范中“一测回垂准测量标准偏差”的室外校准方法的操作步骤，数据处理方法进行深入研究，运用不确定度评定方法，对其不确定度进行分析评定。

关键词：垂准仪;一测回垂准测量标准偏差;不确定度

垂准仪是以重力线为基准，给出铅垂直线的一种测量仪器，它用于建筑施工和设备安装中相对铅垂线的微小水平偏差的测量和铅垂线的点位传递，垂准仪广泛用于高层建筑、高塔、烟囱、电梯、大型机构设备的施工安装中，垂准仪的精度决定了高层建筑的铅垂度，对施工质量有至关重要的影响。随着经济的发展，高层建筑以及超高层建筑成为城市现代化水平的标志，垂准仪的应用越来越广泛，为保证测绘工作中，垂准仪的正常、准确、稳定的使用，计量部门对垂准仪的校准和量值传递尤为重要，垂准仪检测中一项重要指标就是“一测回垂准测量标准偏差”，本文在日常大量的垂准仪校准工作的基础上，以自动安平垂准仪为例，分析一测回垂准测量标准偏差室外测量方法的不确定度。

1　测量方法

按照JJF 1081-2002《垂准仪校准规范》的要求，激光垂准仪“一测回垂准测量标准偏差”的校准方法如下：将直角坐标板垂直置于距仪器中心不小于40m（距离测量不确定度U95不大于20mm）的地方，精确整平仪器，在仪器物镜上方放置一五角棱镜使激光束的出射方向转为水平方向，将被测仪器固定在校准台上，精确整平被测仪器，打出铅垂激光束，调整仪器使激光光斑投射在直角坐标板面上，与被测仪器的激光光斑中心重合。在直角坐标板上确定激光光板中心位置，读出仪器0°位置测量值，原位转动仪器（或仪器照准部）180°，在读出仪器180°位置测量值，得到一组对径位置的测量平均值，重复上述操作10次，完成一个独立的测量列，得。相对0°位置转动仪器（或仪器照准部），再在45°和225°，90°和270°，135°和315°的三组对径位置重复上述操作，共完成4个独立的测量列（m=4）。

2　数学模型

3　方差和灵敏系数

根据公式：

可得：

经推算：

4　不确定度一览表

表1　标准不确定度一览表

5　各分量标准不确定度

设在半宽区间内呈三角分布分布，故该项不确定度分量为：

激光投射到靶标上，因站标板读数分辨率为1mm，设估读误差其在半宽区间内为三角分布，故：

表2　

通过具体实验来判断该项不确定度分量，在实验室长度40m的距离两端分别安置三脚架和直角坐标板，并在三脚架上方安置转置棱镜，将一台型号为JC-100的苏州第一光学仪器厂生产的激光垂准仪安装在三脚架上，打开激光，经转置棱镜投射到40米外的直角坐标板上，调整转置棱镜或直角坐标板的位置，使得0°时，激光点在直角坐标板的中心位置。由同一检定员进行观测0°和180°时，激光点在直角坐标板上的坐标，作为一次测量结果。转动垂准仪，重新关机开机，调平仪器，重复测量10次，记录如下表2：

试验结果得：

合成以上三个分量，得：

JJF 1081-2002《垂准仪校准规范》规定直角坐标板垂直距仪器中心不小于40m且距离测量不确定度U95不大于20mm，实际测量中使用I级钢卷尺或者手持激光测距仪测量仪器和坐标板之间的距离，都能远远高于此要求，这里取距离值的不确定度为，=10 mm

6　合成标准不确定度

7　扩展不确定度

由上述分析过程可以发现，垂准仪一测回垂准测量标准偏差的不确定度的结果与仪器和站标间的距离有很大关系，JJF 1081-2002《垂准仪校准规范》中规定精密型垂准仪的一测回垂准测量标准偏差为 s＜1/10000，普通型为1/100000 ＜s≤1/40000，简易型为1/40000＜s≤1/5000，在日常的检测过程中，大部分的垂准仪为简易型和普通型，40米的距离足以满足检测要求，但对于一测回标准偏差达1/100000，1/200000的高精度垂准仪，要以延长激光传达距离的方式来提高检测精度，减小测量不确定度，当检测场地有限的时候可通过反射镜反射激光的方法增加激光的发射距离。

参考文献

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[5]全国法制计量管理计量技术委员会.测量不确定度评定与表示［S］． 北京:中国计量出版社，2012．

[6]陆洪波，陈秀忠，激光垂准仪一测回垂准测量标准偏差校准的精度分析 J 北京测绘 2012（1）21-23

Analysis of uncertainty in measurement of standard deviation of a measuring and measuring standard deviation of a laser vertical instrument

Li Haiying1,Chen Yuan2
(1.Guangzhou institute of measurement and testing technology，510000; 2.Guangdong Waterway Center of Surveying and Mapping,510000)

Abstract：Standard deviation in one measurement is an important item that reflect the accuracy of the vertical precision instrument.According to the item " standard deviation in one measurement " in JJF 1081 - 2002 the plumbing instrument calibration specification,this text studied deeply the procedures,data processing methods and evaluated the uncertainty.

Keywords：Vertical tester; standard deviation; uncertainty of measurement