絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系統(tǒng)，該絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系統(tǒng)包括二維電子水平儀、平面反射鏡、整平基座以及雙軸自準(zhǔn)直儀；二維電子水平儀、平面反射鏡以及整平基座自上而下依次設(shè)置在一起；雙軸自準(zhǔn)直儀設(shè)置在平面反射鏡的上方并與平面反射鏡置于同一光路。本實(shí)用新型提供了一種高自動(dòng)化、高效率以及高精度的絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系統(tǒng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬精密光學(xué)測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系統(tǒng)，尤其涉 及一種絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系統(tǒng)。 絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 水平基準(zhǔn)裝置可提供絕對(duì)水平基準(zhǔn)，目前廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定、精密計(jì)量、大地 測(cè)量、靶場(chǎng)測(cè)量、土木建筑等多個(gè)領(lǐng)域，且準(zhǔn)確的絕對(duì)水平基準(zhǔn)也是標(biāo)定計(jì)量、工程實(shí)施的 前提保障。絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度是水平基準(zhǔn)裝置最為重要的技術(shù)指標(biāo)，是衡量水平基準(zhǔn)裝置 性能優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)。
[0003] 由于水銀的天然特性，因此往往被選為制作水平基準(zhǔn)裝置最主要的原材料。這種 水平基準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、可靠性高，應(yīng)用最為廣泛。但通常水銀純度不高，含雜質(zhì) 較多，密度不均勻的現(xiàn)象會(huì)造成水銀液面提供的絕對(duì)水平基準(zhǔn)存在誤差。因此有必要對(duì)絕 對(duì)水平基準(zhǔn)精度經(jīng)常進(jìn)行測(cè)試，且測(cè)試過(guò)程對(duì)測(cè)試設(shè)備、方法和人員的要求很高。
[0004] 傳統(tǒng)測(cè)試方法的具體步驟是：將待測(cè)水平基準(zhǔn)裝置安放在轉(zhuǎn)臺(tái)上，在其上方安置 平面反射鏡，固定平面反射鏡使其鏡面法線與水平成45°角，在平面反射鏡另一側(cè)架設(shè)自 準(zhǔn)直經(jīng)緯儀。待水銀液面穩(wěn)定半小時(shí)后，通過(guò)平面反射鏡的反射，使用自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀對(duì)待測(cè) 水平基準(zhǔn)裝置進(jìn)行目瞄自準(zhǔn)測(cè)量。緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)180°，待水銀液面再次穩(wěn)定半小時(shí)后，由 自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀再進(jìn)行目瞄自準(zhǔn)測(cè)量。根據(jù)兩次對(duì)徑方向上的測(cè)量值，再通過(guò)計(jì)算得到絕對(duì) 水平基準(zhǔn)精度。
[0005] 傳統(tǒng)測(cè)試方法存在諸多弊端：第一，平面反射鏡的架設(shè)繁瑣，其鏡面法線應(yīng)與水平 成45°角，該角度若有偏差，會(huì)影響最終的測(cè)試精度，偏差過(guò)大時(shí)，甚至觀察不到自準(zhǔn)直像， 使測(cè)試無(wú)法進(jìn)行；第二，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)180°，目的是為了使水銀液面整體轉(zhuǎn)動(dòng)至對(duì)徑方 向，但實(shí)際上水銀液面并不能完全轉(zhuǎn)動(dòng)180°，致使對(duì)徑方向上的測(cè)量值不夠準(zhǔn)確；第三， 測(cè)試人員通過(guò)自準(zhǔn)直經(jīng)緯儀目視瞄準(zhǔn)會(huì)引入瞄準(zhǔn)誤差；第四，自準(zhǔn)直光線需要經(jīng)平面反射 鏡折轉(zhuǎn)，反射次數(shù)過(guò)多，回光效果差；第五，在測(cè)試過(guò)程中，水銀液面需要穩(wěn)定兩次，測(cè)試時(shí) 間過(guò)長(zhǎng)。
[0006] 可見(jiàn)，使用傳統(tǒng)方法測(cè)試水平基準(zhǔn)裝置的絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度，儀器設(shè)備架設(shè)繁瑣， 測(cè)試過(guò)程中引入的誤差源較多，測(cè)試精度不高，且測(cè)試時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，效率低。
[0007] 鑒于以上原因，極其需要一種絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系統(tǒng)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0008] 為了解決【背景技術(shù)】中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種高自動(dòng)化、高 效率以及高精度的絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系統(tǒng)。
[0009] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：本實(shí)用新型提供了一種絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系 統(tǒng)，其特殊之處在于：所述絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系統(tǒng)包括二維電子水平儀、平面反射鏡、 整平基座以及雙軸自準(zhǔn)直儀；所述二維電子水平儀、平面反射鏡以及整平基座自上而下依 次設(shè)置在一起；所述雙軸自準(zhǔn)直儀設(shè)置在平面反射鏡的上方并與平面反射鏡置于同一光 路。
[0010] 上述平面反射鏡的面形精度RMS值不低于λ/20。
[0011] 上述平面反射鏡鍍有高反射率膜。
[0012] 上述平面反射鏡是金屬平面反射鏡或玻璃平面反射鏡。
[0013] 上述整平基座是帶有三個(gè)或四個(gè)腳螺旋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的基座。
[0014] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：
[0015] 1、高自動(dòng)化。本實(shí)用新型采用了雙軸自準(zhǔn)直儀，內(nèi)置C⑶器件，完全取代人眼瞄 準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)自準(zhǔn)直像的自動(dòng)判讀，并實(shí)時(shí)輸出自準(zhǔn)直偏角的測(cè)試值。使得絕對(duì)水平基準(zhǔn)精 度測(cè)試從根本上實(shí)現(xiàn)了高自動(dòng)化。
[0016] 2、高效率。本實(shí)用新型采用了另一種平面反射鏡的架設(shè)方式，通過(guò)整平基座和二 維電子水平儀實(shí)現(xiàn)對(duì)平面反射鏡鏡面的快速整平，相比傳統(tǒng)架設(shè)方式更加快捷方便。同時(shí)， 本實(shí)用新型還采用了雙軸自準(zhǔn)直儀，一旦雙軸自準(zhǔn)直儀對(duì)平面反射鏡完全自準(zhǔn)后，便可將 待測(cè)水平基準(zhǔn)裝置放入測(cè)試光路中，由雙軸自準(zhǔn)直儀直接輸出測(cè)試值，待測(cè)水平基準(zhǔn)裝置 無(wú)需任何調(diào)整，水銀液面只需穩(wěn)定一次，取消了水銀液面轉(zhuǎn)動(dòng)180°且需二次穩(wěn)定的操作過(guò) 程。使得絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試從根本上實(shí)現(xiàn)了高效率。
[0017] 3、高精度。本實(shí)用新型采用了另一種平面反射鏡的架設(shè)方式，通過(guò)整平基座和二 維電子水平儀實(shí)現(xiàn)對(duì)平面反射鏡鏡面的精確整平，消除了由傳統(tǒng)架設(shè)方式引入的平面反射 鏡角度偏差，且取消了平面反射鏡對(duì)自準(zhǔn)直光線的折轉(zhuǎn)過(guò)程，改善了回光效果。同時(shí)，本實(shí) 用新型還采用了雙軸自準(zhǔn)直儀，無(wú)需人眼瞄準(zhǔn)，消除了瞄準(zhǔn)誤差，更無(wú)需進(jìn)行對(duì)徑測(cè)量，消 除了由水銀液面未完全轉(zhuǎn)動(dòng)180°而引入的自準(zhǔn)直測(cè)量誤差。使得絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試 從根本上實(shí)現(xiàn)了高精度。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是本實(shí)用新型所提供的絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試示意圖；
[0019] 其中：
[0020] 1-二維電子水平儀；2-平面反射鏡；3-整平基座；4-雙軸自準(zhǔn)直儀；5-待測(cè)水平 基準(zhǔn)裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 本實(shí)用新型提供了一種絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系統(tǒng)，該測(cè)試系統(tǒng)包括二維電子水 平儀、平面反射鏡、整平基座及雙軸自準(zhǔn)直儀；雙軸自準(zhǔn)直儀下方安置平面反射鏡；平面反 射鏡下方安置整平基座，其鏡面上方安置二維電子水平儀；二維電子水平儀取走后，調(diào)整雙 軸自準(zhǔn)直儀對(duì)平面反射鏡完全自準(zhǔn)；取走平面反射鏡和整平基座，在相同位置將待測(cè)水平 基準(zhǔn)裝置安放在雙軸自準(zhǔn)直儀下方。
[0022] 下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0023] 參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型提供了一種絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系統(tǒng)，該絕對(duì)水平基準(zhǔn)精 度測(cè)試系統(tǒng)用到的儀器設(shè)備包括二維電子水平儀1、平面反射鏡2、整平基座3、雙軸自準(zhǔn)直 儀4、待測(cè)水平基準(zhǔn)裝置5。該絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系統(tǒng)中的平面反射鏡安置在整平基座 上，其鏡面上方安置二維電子水平儀；平面反射鏡鏡面整平后，取走二維電子水平儀，將雙 軸自準(zhǔn)直儀架設(shè)在平面反射鏡上方；雙軸自準(zhǔn)直儀的測(cè)量頭正對(duì)平面反射鏡鏡面；調(diào)整雙 軸自準(zhǔn)直儀對(duì)平面反射鏡完全自準(zhǔn)；取走平面反射鏡和整平基座，在相同位置將待測(cè)水平 基準(zhǔn)裝置安放在雙軸自準(zhǔn)直儀測(cè)量頭下方的測(cè)試光路中。
[0024] 二維電子水平儀1具有顯示屏，可測(cè)量水平基面的絕對(duì)傾斜量，并將兩正交方向 的傾斜量值同時(shí)給出，且以角度形式實(shí)時(shí)顯示在顯示屏上，兩方向測(cè)量精度均為0.2"，底 座為〇級(jí)花崗巖底座，并使用干電池供電。
[0025] 平面反射鏡2 口徑不小于Φ200πιπι，主體材料為玻璃或金屬，并鍍有高反射率膜， 反射率可達(dá)到99 %，面形精度RMS值不低于λ/20。
[0026] 整平基座3是帶有三個(gè)或四個(gè)腳螺旋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的基座，三個(gè)腳螺旋為120°均布， 四個(gè)腳螺旋為90°均布，承重不低于30kg。
[0027] 雙軸自準(zhǔn)直儀4采用CCD成像器件和可見(jiàn)激光光源，可自動(dòng)采集自準(zhǔn)直像，自動(dòng)判 讀自準(zhǔn)直偏角，同時(shí)給出正交兩軸向的測(cè)試值，具有絕對(duì)測(cè)量和可清零的相對(duì)測(cè)量?jī)煞N模 式，兩軸向測(cè)角精度均為0.1"。
[0028] 待測(cè)水平基準(zhǔn)裝置5的絕對(duì)水平基準(zhǔn)由水銀液面提供。
[0029] 按照?qǐng)D1安置測(cè)試設(shè)備，工作原理為：選擇平穩(wěn)隔振的地方安置整平基座3,在整 平基座3上方安放平面反射鏡2,平面反射鏡2的鏡面法線堅(jiān)直向上；將二維電子水平儀1 安放在平面反射鏡2上，使二維電子水平儀1的花崗巖底座與平面反射鏡2的鏡面相接觸； 打開(kāi)二維電子水平儀1的電源，待示數(shù)穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)整平基座3的腳螺旋，且同時(shí)觀察二維 電子水平儀1的絕對(duì)傾斜量值變化，不斷調(diào)節(jié)將平面反射鏡2的鏡面絕對(duì)整平；取走二維電 子水平儀1，在平面反射鏡2的鏡面上方架設(shè)雙軸自準(zhǔn)直儀4,雙軸自準(zhǔn)直儀4的測(cè)量頭堅(jiān) 直向下正對(duì)平面反射鏡2的鏡面；保持整平基座3和平面反射鏡2的位置穩(wěn)定不變，調(diào)節(jié)雙 軸自準(zhǔn)直儀4使其對(duì)平面反射鏡2完全自準(zhǔn)，并將示數(shù)清零；取走整平基座3和平面反射鏡 2,保持雙軸自準(zhǔn)直儀4的位置穩(wěn)定不變，將待測(cè)水平基準(zhǔn)裝置5安放在雙軸自準(zhǔn)直儀4的 測(cè)量頭下方的測(cè)試光路中；待待測(cè)水平基準(zhǔn)裝置5的水銀液面穩(wěn)定半小時(shí)后，由雙軸自準(zhǔn) 直儀4讀取正交兩軸向的測(cè)試值X和Y，最終根據(jù)公另

【權(quán)利要求】
1. 一種絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：所述絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系統(tǒng)包 括二維電子水平儀、平面反射鏡、整平基座以及雙軸自準(zhǔn)直儀；所述二維電子水平儀、平面 反射鏡以及整平基座自上而下依次設(shè)置在一起；所述雙軸自準(zhǔn)直儀設(shè)置在平面反射鏡的上 方并與平面反射鏡置于同一光路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：所述平面反射鏡 的面形精度RMS值不低于λ/20。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：所述平面反射鏡 鍍有高反射率膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：所述平面反射鏡 是金屬平面反射鏡或玻璃平面反射鏡。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的絕對(duì)水平基準(zhǔn)精度測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：所述整平基座是 帶有三個(gè)或四個(gè)腳螺旋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的基座。
【文檔編號(hào)】G01C25/00GK203881347SQ201420223619
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】潘亮, 陸衛(wèi)國(guó), 肖茂森, 白建明, 于芳蘇, 任晚娜, 孫國(guó)燕, 田留德, 薛勛, 陳永權(quán), 段亞軒, 胡丹丹, 趙懷學(xué) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所