Ｑ ２ Ｃｈｉｎａ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ 工业技术 设备检修测量中全站仪代替水准仪测量的可行性分析 杨恩波 （上海宝钢工业检测公司，上海２０１９００） 摘要：本文将对全站仪测量三角高程的测量不确定度进行分析，论证在检修测量中全站仪代替水准仪的可行性。 关键词；设备检修；全站仪；水准仪；测量不确定度 中图分类号：Ｕ６７５．４ 文献标识码：Ａ １概论 目前，无论是水准路线测量还是相对标 （ｙ） √“ （ｙ）＋ ‘ 【ｙ’ ，’、 当进行４次测量时，其ｍ ： ＝。．０７５ｍｍ 高测量，主要手段是采用水准仪配合水准标 式中：ｕ （ｙ）表示系统效应引起的不确定 尺进行测量。可是在检修测量中，大部分情况 度，ｕ （ｙ）表示随机效应引起的不确定度。ｕ （ｙ） 由于水平度是测量２个点的高差相减后 会涉及三维坐标测量即不仅要求高度测量， 和ｕ （ｙ）均可以按照（１）式进行计算，然后按照 除以测点间距离，则水平度的标准不确定度 还要求平面坐标测量，这就要求测量仪器不 （２）式进行合成即可。 为、／２ ｘＯ．０７５／２＝０．０５ｍｍ／ｍ。按照测量不确定 仅包括全站仪及其附件，还包括水准仪及其 根据测量不确定度理论和测绘知识，输 度原理。其扩展测量不确定度为０．０５ｘ２＝ 附件。另外，在检修测量中，往往会遇到测点 入量的扩展不确定度Ｕ可以这样计算： ０．１ｍｍ／ｍ，该成果完全能满足用户的需求，因 位置小，空间有限，而导致宽大且较长的水准 Ｕ＝２ｕ。（ｙ） （３） 此该项目是合格的。 尺无法进行立尺工作。在检修测量中，人员 上式中包含因子Ｋ取２表示可以期望在 ５扩展运用 少、仪器和工具多，不仅增加作业负担，也会 ｙ—ｕ至ｙ＋Ｕ的区间包含了测量结果的９５％。 根据上面的计算公式，我们可以进行模 带来高空坠物、物品丢失等安全隐患，特别是 根据三角高程测量计算高差的公式是： 拟计算，得出下表。 在远距离出差时体现尤为明显。 ｈ＝Ｓ ｔｇｃｔ ２检修相对标高测量主要有几个特点 式中Ｓ为距离，ｄ为垂直角，ｈ为所要测 角度（度） １Ｏ ｌ０ １０ ３０ ３０ ３０ ４５ ４５ ６０ ６０ 距离 ） ３ ３０ ＢＸ） ３ ３０ ｌ００ ３０ ｌｏ０ ３ ３０ ２．１距离短 量的高度。设Ｓ、 与ｈ的测量标准不确定度 ｌ标高 幢 － 测量距离一般较短，大部分在５０米以内， 分别为ｕ 、ｕ 及ｕ ，根据测量不确定度理论得： ｆ不确痢童 ００４ ００８ ０１９ ０１２ ｎ２１ ０ ２９ ０ ２３ ０ ３５ ０３７ ０６２ ２０米左右的特别多，这就可以忽略大气以及 ｔＣａｒｍ） 地球曲率的影响。 ： 从上表可以看出，仰角对结果的作用远 ２．２空间位置狭小 远大于距离的对结果作用，可以这样归纳：仰 很多测量点隐蔽，空间狭小，或者上方高 厄 角在１０度左右，可以测量较精密的设备；仰 度不足而导致放不下水准尺．有时即使能放 上式中ｕ 为以弧度计算的标准测量不 角在３０度左右，可以测量普通设备；仰角在 置水准尺，也会因为目标点太低而无法假设 确定度。 ４５度左右，可以测量行车轨道、土建基础等； 仪器。 从上式可看出，距离越大、仰角越大，高 仰角在６０度以上左右，只能限制使用。 ２＿３离地面高度高 差的标准测量不确定度越大。在工业生产中， 根据分析，全站仪几乎可以代替水准仪 部分点位高出地面较多，即使能放上水 由于生产方关心的只是设备之间的相对关 进行设备检测，只是在使用时需要进行分析， 准尺也很难看到水准气泡，从而使得水准尺 系，即相对标高，也就是需要计算高度的差 注意仰角大小，区别使用【４卜［６】。另外，由于仰 很难立直，使得测量误差大幅增大。 值。故对不确定度的计算可以进行简化。 角对结果不确定度的影响作用大于距离的影 ２－４测量相对标高的项目往往会涉及平 设两高程为ｈ 和ｈ２，系统效应引起的不 响，在仰角较小的地方，可以将仪器架设远一 面坐标测量 确定度分别为ｕｓｇｓｈ 和ｕｓｇｓｈ ，整个高差值由 些，即增大距离、减少仰角，从而提高测量不 很多项目，往往是综合性的，部分设备需 系统效应引起的不确定度为ｕｈ 。 确定度。 要测量平面坐标，部分设备需要测量相对标 由于在同一测站，测量距离接近，环境一 参考文献 高。 致，因此其系统误差近似相等，因此ｕｈ Ｏ， 【１］李慎安；施昌彦；刘风．《测量不确定度评定 检修测量的以上４个特点都制约着水准 可以不参与计算，只计算偶然误差带来的影 与表示》（ＪＪＦ１０５９—１９９９）．国家质量技术监督 仪的测量，但同时也为全站仪的测量带来了 响。而偶然误差可以通过增加测量次数来提 局．１９９９：１８． 可能。如果采用全站仪测量能满足测量的精 高，因此一般在测量时采取４次测量的方式 ［２］毕春兰．浅析测量不确定度与测量误差的 度要求，则今后完全可以采用全站仪代替水 提高测量精度。 关系Ⅲ．采掘机械化．２００１，３：２８—２９． 准仪进行测量，从而避免很多不必要的麻烦。 ４实例计算 『３］王红；曹兴；刘亚南．相对测量时标准件的 ３全站仪测量相对标高的测量不确定度 在冷轧薄板厂０８机组辊系测量中，水平 选择原则『Ｊ１．２００２年中国机械工程学会年会 分析 度测量采用了全站仪（徕卡ＴＣＡ２００３，测角不 论文集．２００２，１２（０１）：１２５４—１２５９． 根据不确定度及相关系数理论，可以得 确定度为０．５秒，测距不确定度位１ｍｍ，根据 『４］Ｏｂｉｄｏｗｓｋｉ Ｒ Ｍ．用高精度测量法进行的机 出合成标准不确定度的计算公式为： 经验，１０米左右测距精度可达０．３ｍｍ，１００米 械变形测量．Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ Ｌａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｉｔｉｏｎ ｊ ｏｆ ， 『＋ 砉差若 置）’ ）… Ｉｌｌ 内可达０．５ｌｌｌｍ）进行测量。测量时两点中最大 “ 。 Ｓｙｓｔｅｍｓ．１９９４．５４（１）：４５—５Ｏ． 距离差为３米，最大仰角为１５度，两点间距 【５１刘焕牢．数控机床定位误差的高精度测量 上式即为输入量相关的合成标准不确定 离为２米，把两个最大值分别代人公式： 及补偿技术 组合机床与自动化加工技术． 度的计算公式。式中ｒ（ｘ＿，ｘ ）表示输人量ｘｉ，ｘｊ之 ２００５，１：４０～４１． 间的相关系数。当输入量之间的关系比较复 ［６Ｊ龚国盛．影响高精度测量仪器稳定性的几 杂时，在计算时可以把系统效应和随机效应 种因素．精密制造与自动化．２００ｌ，０３：４０． 引起的测量不确定度分开进行计算，公式如 下： 来消除焊接残余应力，多层焊，一共焊了三遍， 是一种致命的隐患，在以后的维护工作中要根 ［１】曾乐．现代焊接工艺手册． 上海科学技术出 待焊缝高度和宽度达到要求后停止施工，装置 据现场的具体清况选择不同的焊接工艺方法和 版社１９９５． 将设备马上投入使用，以后该部位在没有出现 控制措施来控制和消除焊接残余应力，才能保 ［２］宋天民．焊接残余应力的产生与消除『Ｍ１．中国 断裂的情况，正常使用至今。 证焊缝质量和使用寿命，为安全生产做出贡献。 石化出版社． 总之，在设备的使用过程中焊接残余应力 参考文献 中国新技术新产品 一１２３－
