陀螺经纬仪检定规程.doc

ICS 07.040A 75备案号：XXXX一XXXX CH/T 8022一2010代替CH/T XXXX一XXXX 陀螺经纬仪检定规程Verification regulation of gyro theodolite（报批稿） 2010-XX-XX发布 2010-XX-XX实施 国家测绘局 发布目 次前言III引言IV1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 概述25 计量性能要求26 通用技术要求36.1 外观检查36.2 功能检查36.3 其他要求37 计量器具控制37.1 检定条件37.2 检定项目48 检定方法48.1 外观及一般功能48.2 已知目标天文方位角的建立48.3 操作步骤58.4 数据处理69 检定结果的处理810 检定周期8附录A（资料性附录） 检定记录计算示例9图1 陀螺经纬仪检定示意图4图2 逆转点法观测示意图5表1 准确度等级分类2表2 陀螺经纬仪计量性能要求2表3 检定用标准装置3表4 陀螺经纬仪的检定项目4表5 逆转点法观测质量控制表6表A.1 测前（后）零位检定记录表9表A.2 逆转点法一测回北方向检定记录表9表A.3 逆转点法一测回中值互差检定记录表10表A.4 陀螺经纬仪常数检定记录表10表A.5 陀螺经纬仪重复测量标准差检定记录表10表A.6 陀螺经纬仪寻北时间记录及计算表11前 言本规程由国家测绘局提出并归口。本规程起草单位：国家光电测距仪检测中心。本规程主要起草人：齐维君、方爱平、杨俊志、翟清斌、吴秀娟、牟秀珍、庞尚益。引 言陀螺经纬仪若由陀螺装置与光学经纬仪组成，则经纬仪部分的技术要求及检定方法执行国家计量检定规程JJG 414光学经纬仪；陀螺经纬仪若由陀螺装置与全站仪（电子经纬仪）组成，则经纬仪部分的技术要求及检定方法执行国家计量检定规程JJG 100全站型电子速测仪。陀螺经纬仪检定规程1 范围本规程规定了陀螺经纬仪的计量性能要求和检定方法。本规程适用于采用逆转点法测量的陀螺经纬仪中陀螺仪部分的检定和使用中检验，其它类型陀螺经纬仪可以参照执行。2 规范性引用文件 下列文件对于本规程的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规程。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规程。JJG 414 光学经纬仪检定规程JJG 100 全站型电子速测仪检定规程3 术语和定义下列术语和定义适用于本规程。3.1陀螺仪 gyroscope利用动量矩（通常由自转转子产生）敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动装置。3.2 陀螺经纬仪 gyro theodolite将陀螺仪和经纬仪（或全站仪、电子经纬仪）结合成一体的用于地面定向边（或特定方向）方位角测定的精密定向仪器。3.3 陀螺经纬仪的测量精度 measuring accuracy of gyro theodolite陀螺经纬仪重复测量某一未知天文方位角目标时所得到的标准差。3.4寻北时间 time for searching north用计时器逐次计量从启动陀螺电机到显控装置显示出真北方向的时间。3.5 天文方位角 astronomical azimuth过某点的重力线在大地水准面上的交点的天文子午面到过该交点的重力切线和过另一点的重力线在大地水准面上的交点所组成的平面的夹角。3.6陀螺子午线 Gyro-meridian陀螺经纬仪陀螺轴稳定位置的子午面与地面的交线。3.7陀螺方位角 Gyro-azimuth以陀螺子午线为基准，顺时针方向旋转至定向边的水平角度。3.8仪器常数 instrument constant陀螺仪子午线与真子午线的夹角，通常用符号“”表示。陀螺仪子午线位于真子午线以东时，仪器常数为正；陀螺仪子午线位于真子午线以西时，仪器常数为负。4 概述陀螺经纬仪由陀螺仪及经纬仪（或全站仪、电子经纬仪）两大部分组成。其中，陀螺仪由陀螺灵敏部、光学准直管、锁紧与限幅装置、机体外壳及磁屏蔽层等部分组成。陀螺仪安装在经纬仪照准部的上部或下部，其中心位于经纬仪竖轴的延长线上。通常陀螺经纬仪能够在纬度70以内的地方用于测量目标的天文方位角，其基本功能是利用地球重力特性和陀螺仪敏感地球自转角速度的水平分量测量出真北，并能快速测量目标方向的天文方位角。陀螺经纬仪被广泛用于地下工程测量、矿山测量等领域。5 计量性能要求陀螺经纬仪准确度等级以仪器标称的一次定向标准差m来划分，参见表1。表1 准确度等级分类 单位为秒（）仪器等级m范围m5.05.0m15.015.0m陀螺经纬仪的计量性能要求参见表2。表2 陀螺经纬仪计量性能要求序号项目仪器等级1仪器常数标准差E（）E 2.52.5E 7.07.0E2天文方位角一次定向标准差N（）N 5.05.0N 15.015.0N3寻北时间与标称值之差（min）1116 通用技术要求6.1 外观检查外观检查包含以下几项要求：a) 仪器表面不应有碰伤、划痕、脱漆和锈蚀，盖板及部件应接合整齐，密封良好。b) 各种校正螺钉不应有松动情况，脚螺旋转动松紧适度，无晃动。水平及竖直制动及微动机构运转平稳可靠，无跳动现象。c) 陀螺仪及经纬仪均应标明制造厂（或厂标）、型号及出厂编号，国产仪器应有计量器具制造许可证编号及标志。6.2 功能检查功能检查包含以下几项要求：a) 操作键盘上各按键反应灵敏，每个键的功能正常，通过键的组合读取显示数据及存贮或传送数据功能正常。b) 液晶显示屏显示的各种字符清晰、内容完整，对比度适当或可调节。c) 数据输出接口及外接电源接口完好，内接电池接触良好。d) 记录存贮卡完好无损，能从仪器上顺利地装入或取下。e) 仪器的附件应能满足调校及使用的要求。6.3 其他要求对后续检定和使用中检验的仪器，允许有不影响仪器准确度和技术功能的缺陷。7 计量器具控制7.1 检定条件检定条件有如下几项：a) 检定陀螺经纬仪所用的标准器具及技术要求参见表3。表3 检定用标准装置序号标准器具名称技术要求1已知天文方位角目标1.0（标准差）2计时器0.1sb) 检定工作应在实验室内常温下进行。c) 实验室应不受强电场、磁场和震动的影响。7.2 检定项目陀螺经纬仪的检定项目参见表4。表4 陀螺经纬仪的检定项目序号检定项目检定类型首次检定后续检定使用中检验1外观及一般功能检查+2仪器常数标准差（）+3天文方位角一次定向标准差（）+-4寻北时间与标称值之差（s）+-注：检定类型中：“+”为应检项目，“-”为可不检项目。8 检定方法8.1 外观及一般功能目测与手感试验，应满足第6章的相应要求。8.2 已知目标天文方位角的建立利用天文测量的方法在室内建立一条接近北方向的已知方位角的目标，其准确度（标准差）应不大于1，应至少还有一条与目标方向大致相差90的检核边，参见图1。检定之前，应检查目标方向是否发生了变化。图1 陀螺经纬仪检定示意图8.3 操作步骤被检仪器置于仪器墩上，精确整平仪器。对目标点进行一测回陀螺定向测量,按以下步骤操作：a) 照准目标用望远镜正镜位置照准目标，水平度盘置于零位，将其读数存入仪器（根据仪器使用手册，有些仪器还要求倒镜位置再次照准目标）；旋转经纬仪（全站仪）照准部，使望远镜指到天文北方向。b) 测前零位测量下放陀螺并使其摆幅在10格左右，记录左右逆转点的读数；对于无自动记录软件的仪器，需要手工记录左右逆转点的读数，共测5个逆转点，检定记录计算实例参见附录A表A.1；对于具有自动记录软件的仪器，只需启动记录程序即可完成测前零位的测量；测前零位测量完成后，托起陀螺仪转子，使陀螺处于完全锁紧状态。c) 逆转点法测量北方向启动陀螺的电源开关，等待一段时间直到指示灯亮，表明陀螺仪转子达到要求的转速后，缓慢均匀地下放陀螺,并使其摆幅在10格左右（具体摆幅依据仪器使用手册确定），并启动计时器；对于自动陀螺仪，只需启动记录程序即可完成北方向的测量；对于非自动陀螺仪，则要用全站仪（经纬仪）的微动螺旋平稳地精确跟踪逆转点，当陀螺到达逆转点时，记录下水平度盘的读数，共测5个逆转点，参见图2；图2 逆转点法观测示意图依据逆转点的水平度盘测量值，计算出北方向值N： (1)测量完成后，停止计时器，可得到陀螺仪一次方位角测量时间T，托起陀螺仪转子，使陀螺处于完全锁紧状态。检定记录计算实例参见附录A表A.2。d) 测后零位测量操作方法同b),检定记录计算实例参见附录A表A.1；对于具有自动记录软件的仪器，只需启动记录程序即可完成测后零位的测量；测后零位测量完成后，托起陀螺仪转子，使陀螺处于完全锁紧状态；e) 逆转点法测量数据质量控制对于自动陀螺仪，按照仪器数据记录软件的进行数据采集，软件已对数据质量进行了控制，不需要专门人工检核；对于手动陀螺仪，则需要进行人工检核，其要求参见表5；检定记录计算实例参见附录A表A.3。注：测前测后零位互差应尽可能小，太大应分析原因并重测。对于III级仪器，可根据实际情况不进行测前和测后零位测量。表5 逆转点法观测质量控制表单位为秒（）仪器等级IIIIII相邻摆动中值的互差152030间隔摆动中值的互差203055注：相邻摆动中值的互差 注：间隔摆动中值的互差 8.4 数据处理8.4.1 仪器常数标准偏差仪器常数标准差的计算公式如下：a) 依据逆转点的水平度盘测量值，计算出北方向值N： （1）检定记录计算示例见附录A表A.2。b) 测量目标的北方向观测值：（2）式中：L 盘左位置获得的目标的北方向观测值；R 盘右位置获得的目标的北方向观测值。c) 计算目标的误差：（3）式中：N 仪器墩与目标的天文方位角。d) 成果计算仪器常数E：（4）常数检定标准差SE：（5）式中：n测量次数；SE应满足表2的要求。检定记录计算示例见附录A表A.4。8.4.2 仪器常数标准偏差天文方位角测量标准差的计算公式如下：a) 重复复测量目标的第次天文方位角观测值Ni ,取其平均值：（6）b) 计算第次天文方位角观测值Ni的残差：（7）天文方位角的测量次数n=8。c) 天文方位角测量重复性标准差：（8）式中：n测量次数；Sr应满足表2的要求。检定记录计算示例见附录A表A.5。8.4.3 寻北时间与标称值之差寻北时间与标称值之差的计算公式如下：a) 在测量陀螺仪一次方位角时，进行4次时间测量，取其平均值为陀螺仪一次方位角测量时间：（9）b) 计算与标称值T0之差：（10）式中：n测量次数；T 应满足表2的要求。检定记录计算示例见附录A表A.6。9 检定结果的处理经检定各项合格的陀螺经纬仪发给检定证书，检定不合格的仪器发给检定结果通知书，并注明其不合格项目。10 检定周期陀螺经纬仪的检定周期一般不超过1年。 附 录 A（资料性附录）检定记录计算示例表A.1至表A.6分别给出了测前（后）零位、逆转点法一测回北方向、逆转点法一测回中值互差、陀螺经纬仪常数、陀螺经纬仪重复测量标准差、陀螺经纬仪寻北时间的检定记录计算示例。表A.1 测前（后）零位检定记录表检测编号： 仪器型号： 仪器编号： 观 测： 记 录： 日 期： 单位为格观测值零位计算结果+=0.08=0.00：2.5：-2.4：2.6：-2.5：2.4测前（后）零位检定结果：=0.04 （ =0.04 ）表A.2 逆转点法一测回北方向检定记录表检测编号： 仪器型号： 仪器编号： 观 测： 记 录： 日 期： 逆转点号经纬仪读数北方向计算1（）1855362（）2104523（）1856024（）2103525（）185652一测回北方向值 表A.3 逆转点法一测回中值互差检定记录表检测编号： 仪器型号： 仪器编号： 观 测： 记 录： 日 期： 逆转点号经纬仪读数计算结果1（）185536相邻摆中值互差：间隔摆中值互差：2（）2104523（）1856024（）2103525（）185652表A.4 陀螺经纬仪常数检定记录表检测编号： 仪器型号： 仪器编号： 观 测： 记 录： 日 期： 序号北方向观测值（ ）北方向已知值（ ）差值（ ）残差（）18 29 46.58 32 06.3-0 02 19.8 4.92 45.8 06.3 20.5 4.23 46.8 06.3 19.5 5.24 38.9 06.3 27.4- 2.75 29.9 06.3 36.4-11.7常数：-00224.7 标准差：7.2表A.5 陀螺经纬仪重复测量标准差检定记录表检测编号： 仪器型号： 仪器编号： 观 测： 记 录： 日 期： 序号北方向观测值（ ）平均值（ ）残差（）1268 50 40.5268 50 40.9-0.4246.140.