Лабораторная работа №5

Тема: Метрологическое обслуживание геодезических приборов.

Задача: Определение метрологических характеристик геодезических приборов. Порядок выполнения работы:

1. Определение коллимационной ошибки.

2. Определение рена.

3. Определение эксцентриситета.

4. Определение увеличение поле зрения зрительной трубы.

Методические указания: С учетом этих особенностей и рекомендаций ГОСТ 8.009-72 можно отметить следующие основные метрологические характеристики геодезических приборов.

1. Диапазон измерений Y_H = x_max – x_min , где x_max и x_min – верхний и нижний пределы измерения соответственно.

2. Y_H – цена деления шкалы, разность значений измеряемой величины, соответствующей двум соседним отметкам шкалы.

3. Характеристики ошибки средств измерений.

3.1.  – суммарная ошибка средств измерений, нормируется обычно пределом _д допускаемого значения суммарной ошибки средств измерения данного типа: _д = _сд + Кт_д (⁰), где К – коэффициент, зависящий от принятой доверительной вероятности Р, К = f (Р) определяется из исследований разработчиком и вносится в конструкторскую и эксплуатационную документацию; _сд - предел допускаемого значения систематической составляющей ошибки средств измерения данного типа.

3.2. _с – систематическая составляющая ошибки средств измерений.

3.3.  - случайная составляющая погрешности средств измерений.

Характеристики выбираются в зависимости от:

а) т_д (⁰) – предела допускаемого значения среднего квадратического отклонения случайной составляющей ошибки;

б) А (⁰) – стандартной аппроксимации функции распределения случайной составляющей ошибки средств измерений.

Характеристики , _с и ⁰– ошибки средств измерений – могут быть выражены как характеристики абсолютных, относительных или приведенных ошибок в виде числа или функции информативного параметра. Например, ошибка измерения светодальномерами выражается зависимостью  =  (а + b10^-6 D), где D – измеряемая дистанция. При диапазоне измерений от 0,5 до 40 км, а = 10, b =2, дистанции D = 10 км абсолютная ошибка будет  =  (10 + 210^-6 1010⁶) =  30 мм.

Контрольные вопросы:

1. Как определяется коллимационная ошибка?

2. Как определяется рен?

3. Метрологическая аттестация.

4. Как определяется эксцентриситет?

5. Как определяется увеличение поле зрения зрительной трубы?

6. Приемочные испытания.

Лабораторная работа №6

Тема: Определение параметров геодезических приборов.

Задача: Определение параметров и характеристик геодезических приборов. Порядок выполнения работы:

1. Определение геометрических и механических характеристик.

2. Определение оптических характеристик.

3. Определение электрических характеристик.

4. Определение основной метрологической характеристики.

Методические указания:

1. Определение геометрических и механических характеристик.

Моменты трения покоя (моменты трогания) подвижных частей прибора определяют по формуле

М_т.п=F1, (1)

где М_т.п. — момент трения покоя; F — сила трения покоя, измеряемая динамометром; плечо силы, измеряемое линейкой.

Цену деления уровней (цилиндрических, круглых) определяют на экзаменаторе. Для вычисления цены деления и используют формулу

 = (2n)/r₀ (2)

где r₀ — среднее значение перемещения пузырька уровня в полуделениях шкалы ампулы; п — число делений, на которое переставляют винт экзаменатора; ( — цена деления шкалы измерительного винта экзаменатора.

Цену деления отсчетных шкал геодезических приборов определяют методом сличения измеренных значений проверяемой шкалы с образцовой шкалой (мерой). При этом значение цены деления проверяемой шкалы : получают из выражения

 = l₀/l (3)

где l₀ — значение отсчета по образцовой шкале; l — значение отсчета по проверяемой шкале.

Значение . можно получить по результатам прямых измерений проверяемой шкалы образцовым средством измерений (или мерой), т.е. методом компарирования.

Массу прибора определяют взвешиванием его на весах любого известного типа, обеспечивающих точность измерений около 0,1 кг.

2. Определение оптических характеристик

Увеличение зрительной трубы Г определяют по результатам измерений диаметров входного D_ВX и выходного D_ВЫX зрачков оптической системы трубы (или соответственно отверстия диафрагмы D_д перед объективом и изображения отверстия D_л диафрагмы за окуляром трубы). Для получения значения Г используют формулу

Г = D_ВХ/D_ВЫХ=D_Д/D_И. (4)

Диаметр выходного зрачка и диафрагмы изображения измеряют при помощи диаметра Рамсдена или диоптрийной трубки; значения D_ВХ и D_д измеряют; штангенциркулем или линейкой с точностью 0,1 мм.

Угол поля зрения трубы 2 можно определить при помощи шкалы широкоугольного коллиматора, располагаемого перед объективом проверяемой зрительной трубы, предварительно от фокусированной на бесконечность по удаленному предмету или длиннофокусному коллиматору. Отсчеты по шкале берут по краям поля зрения, а затем определяют разность отсчетов, которая и будет характеризовать значение 2.

Для угломерных приборов угол поля зрения трубы получают по разности отсчетов по лимбу, соответствующих двум последовательным наведениям краев поля зрения трубы на одну и ту же точку местности.

Если известна линейная мера Е поля зрения трубы в пространстве предметов, удаленных от прибора на расстояние S, то угол поля зрения можно вычислить по формуле

2 = (Е^/)/S, где ^/ = 3438. (5)

Предел разрешения зрительной трубы определяют на оптической скамье (ОСК-1, ОСК-2) по мире согласно ГОСТ 15114—78. Допустимое значение предела разрешения (ПР) в центре поля зрения трубы устанавливают по формуле

ПР = (120k)/D_вх = (120k)/Г-D_вых, (6)

где k = 1,2—1,5 — эмпирический коэффициент из нормативно-технической документации на прибор.

Коэффициенты светопропускания К_СП и светорассеяния К_СР оптической системы зрительной трубы определяют на шаровой фотометрической установки. Значение коэффициента светопропускания К_СП получают по формуле

К_СП = Ф₁/Ф (7)

где Ф₁ — световой поток, прошедший через трубу и принятый фотоэлектрическим индикатором; Ф — световой поток, излучаемый фотометрической установкой.

Значение коэффициента светорассеяния К_СР получают по формуле

К_СР = В₁/В₂ (8)

где В₁ — яркость создаваемого испытуемой трубой изображения абсолютно черного тела, расположенного на равномерном по освещению фоне внутренней части шарового фотометра; В₂ — яркость изображения фона.

Погрешность определения значений К_СП и К_СР не более 1—2 %.

Качество изображения, даваемого оптической системой, оценивают визуально на оптической скамье по мире и дифракционной картине точечной диафрагмы. При этом устанавливают степень окрашенное изображения, качество центрирования оптических компонентов, четкость и контрастность изображения.

Наименьшее расстояние визирования зрительной трубы характеризуют измеренным рулеткой отрезком между точкой стояния прибора и ближайшим к нему четко различаемым в трубу изображением предмета (или шкалой рейки) при крайнем положении фокусирующей линзы трубы.

Коэффициент К нитяного дальномера зрительной трубы определяют по формуле

К = (S₀ - S_ - С)/ L, (9)

где С — постоянное слагаемое дальномера, выбираемое из паспорта прибора; S_ — поправка за наклон измеряемой линии; S₀ — значение длины интервала контрольного базиса; L — разность отсчетов по рейке, полученных по дальномерным штрихам сетки зрительной трубы.

Для определения К обычно используют не менее 5-6 интервалов базиса. Допускается определять значение К. в лабораторных условиях коллиматорным методом. В этом случае измеряют вертикальным кругом образцового теодолита параллактический угол , соответствующий угловому расстоянию между дальне-мерными штрихами сетки. Значение коэффициента К при этом вычисляют по формуле

К=ct  (10)

Следует отметить, что при измерении угла  зрительные трубы испытуемого и образцового приборов должны быть тщательно установлены на одной оптической оси, чтобы их выходные зрачки были совмещены с погрешностью не более 1 мм.

3. Определение электрических характеристик

Напряжение источника питания проверяют при помощи вольтметра, подключаемого к выходным клеммам блока питания (аккумулятора, батареи). Силу тока в электрической цепи прибора контролируют амперметром.

Потребляемую мощность P вычисляют по формуле

Р=IV, (11)

где V — напряжение источника питания в вольтах; I — сила тока в амперах. Значение P выражают в ваттах (Вт).

Важной характеристикой электромагнитного дальномера является стабильность масштабной частоты опорного генератора, которая характеризуется ее отклонением от номинального значения. Значение частоты определяют при помощи высокоточных частотомеров после их подключения к соответствующим выходам генерируемой частоты в конструкции проверяемого прибора. В относительной мере отклонение частоты вычисляют по формуле

f/f=(f_и-f_о)/f_о, (12)

где f_о — номинальное значение частоты; f_и — фактическое (измеренное) значение частоты.

Если через промежуток времени t получено значение частоты f^/_н, то разность  f=(f_и-f_о) будет характеризовать временную нестабильность частоты за промежуток времени t.

4. Определение основной метрологической характеристики

Несколько методов оценки основной метрологической характеристики:

по вероятнейшим ошибкам  ряда независимых равноточных измерений

(13)

по невязкам  измерений в геодезических построениях

(14)

по разностям d двойных независимых измерений

(15)

где q — число измеряемых геодезических величин; п — число погрешностей.

Контрольные вопросы:

1. Как определяются геометрические характеристики прибора?

2. Как определяются механические характеристики прибора?

3. Как определяются оптические характеристики прибора?

4. Как определяются электрическая характеристики прибора?

5. Как определяются основная метрологическая характеристики прибора?