任務(wù)四 經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正

按照計(jì)量法的要求，經(jīng)緯儀與其他測(cè)繪儀器一樣，必須定期送法定檢測(cè)機(jī)關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，以評(píng)定儀器的性能和狀態(tài)。但在使用過(guò)程中，儀器狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，因而儀器的使用者應(yīng)經(jīng)常利用室外方法進(jìn)行檢驗(yàn)和校正，以使儀器經(jīng)常處于理想狀態(tài)。

一、經(jīng)緯儀應(yīng)滿(mǎn)足的主要條件

從測(cè)角原理已知，為了能正確地測(cè)出水平角和豎直角，儀器要能夠精確地安置在測(cè)站點(diǎn)上；儀器豎軸能安置在鉛垂位置；視線繞橫軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，能夠形成一個(gè)鉛垂面；當(dāng)視線水平時(shí)，豎盤(pán)讀數(shù)應(yīng)為90°或270°。為滿(mǎn)足上述要求，儀器應(yīng)具備下述的理想關(guān)系：

（1）照準(zhǔn)部的水準(zhǔn)管軸應(yīng)垂直于豎軸。如滿(mǎn)足這一關(guān)系，需利用水準(zhǔn)管整平儀器后，豎軸才可以精確地位于鉛垂位置。

（2）圓水準(zhǔn)器軸應(yīng)平行于豎軸。如滿(mǎn)足這一關(guān)系，則利用圓水準(zhǔn)器整平儀器后，儀器豎軸才可粗略地位于鉛垂位置。

（3）十字絲豎絲應(yīng)垂直于橫軸。如滿(mǎn)足這一關(guān)系，則當(dāng)橫軸水平時(shí)，豎絲位于鉛垂位置。這樣，一方面可利用它檢查照準(zhǔn)的目標(biāo)是否傾斜，同時(shí)也可利用豎絲的任一部位照準(zhǔn)目標(biāo)，以便于工作。

（4）視線應(yīng)垂直于橫軸。如滿(mǎn)足這一關(guān)系，則在視線繞橫軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，可形成一個(gè)垂直于橫軸的平面。

（5）橫軸應(yīng)垂直于豎軸。如滿(mǎn)足這一關(guān)系，則當(dāng)儀器整平后，橫軸即水平，視線繞橫軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，可形成一個(gè)鉛垂面。

（6）光學(xué)對(duì)中器的視線應(yīng)與豎軸的旋轉(zhuǎn)中心線重合。如果滿(mǎn)足這一關(guān)系，則利用光學(xué)對(duì)點(diǎn)器對(duì)中后，豎軸旋轉(zhuǎn)中心才位于過(guò)地面點(diǎn)的鉛垂線上。

（7）視線水平時(shí)豎盤(pán)讀數(shù)應(yīng)為90°或270°。如果這一條件不滿(mǎn)足，則有指標(biāo)差存在，給豎直角的計(jì)算帶來(lái)不便。

二、經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正方法

經(jīng)緯儀檢驗(yàn)的目的，就是檢查上述的各種關(guān)系是否滿(mǎn)足。如果不能滿(mǎn)足，且偏差超過(guò)允許的范圍時(shí)，則需進(jìn)行校正。檢驗(yàn)和校正應(yīng)按一定的順序進(jìn)行，確定這些順序的原則是：

（1）如果某一項(xiàng)不校正好，會(huì)影響其他項(xiàng)目的檢驗(yàn)時(shí)，則這一項(xiàng)先做。

（2）如果不同項(xiàng)目要校正同一部位，則會(huì)互相影響，在這種情況下，應(yīng)將重要項(xiàng)目在后邊檢驗(yàn)，以保證其條件不被破壞。

（3）有的項(xiàng)目與其他條件無(wú)關(guān)，則先后均可。

1.照準(zhǔn)部的水準(zhǔn)管軸垂直豎軸

（1）檢驗(yàn)。先將儀器粗略整平后，使水準(zhǔn)管平行于一對(duì)相鄰的腳螺旋，并用這一對(duì)腳螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中，這時(shí)水準(zhǔn)管軸LL′已居于水平位置。如果兩者不相垂直［圖3-23（a）］，則豎軸VV′不在鉛垂位置。然后將照準(zhǔn)部平轉(zhuǎn)180°，由于它是繞豎軸旋轉(zhuǎn)的，豎軸位置不動(dòng)，則水準(zhǔn)管軸偏移水平位置，氣泡也不再居中，如圖3-23（b）所示。如果兩者不相垂直的偏差為α，則平轉(zhuǎn)后水準(zhǔn)管軸與水平位置的偏移量為2α。

（2）校正。校正時(shí)用腳螺旋使氣泡退回原偏移量的一半，則豎軸便處于鉛垂位置［圖3-23（c）］；再用校正裝置升高或降低水準(zhǔn)管的一端，使氣泡居中，則條件滿(mǎn)足［圖3-23（d）］。

水準(zhǔn)管校正裝置的構(gòu)造如圖3-24所示。如果要使水準(zhǔn)管的右端降低，則先順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)下邊的螺旋，再順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)上邊的螺旋；反之，則先逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)上邊的螺旋，再逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)下邊的螺旋。校正好后，應(yīng)以相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)上下兩個(gè)螺旋，將水準(zhǔn)管固緊。

2.圓水準(zhǔn)器軸平行豎軸

（1）檢驗(yàn)。利用已校好的照準(zhǔn)部水準(zhǔn)管將儀器整平，這時(shí)豎軸已居鉛垂位置。如果圓水準(zhǔn)器的理想關(guān)系滿(mǎn)足，則氣泡應(yīng)該居中；否則需要校正。

（2）校正。在圓水準(zhǔn)器盒的底部有三個(gè)校正螺絲，如圖3-25所示。根據(jù)氣泡偏移的方向，將其旋進(jìn)或旋出，直至氣泡居中則條件滿(mǎn)足。校正好后，應(yīng)將三個(gè)螺絲旋緊，使其緊固。

3.十字絲豎絲垂直橫軸

（1）檢驗(yàn)。以十字絲豎絲的一端照準(zhǔn)一個(gè)小而清晰的目標(biāo)點(diǎn)，再用望遠(yuǎn)鏡的微動(dòng)螺旋使目標(biāo)點(diǎn)移動(dòng)到豎絲的另一端，如圖3-26所示。如果目標(biāo)點(diǎn)到另一端時(shí)仍位于豎絲上，則理想關(guān)系滿(mǎn)足,否則需要校正。

（2）校正。校正的部位為十字絲分劃板，它位于望遠(yuǎn)鏡的目鏡端。將護(hù)罩打開(kāi)后，可看到四個(gè)固定分劃板的螺旋，如圖3-27所示。稍微擰松這四個(gè)螺旋，則可將分劃板轉(zhuǎn)動(dòng)。待轉(zhuǎn)動(dòng)至滿(mǎn)足理想關(guān)系后，再旋緊固定螺旋，并將護(hù)罩上好。

4.視線垂直于橫軸

（1）檢驗(yàn)。選一長(zhǎng)約100m的平坦地面，將儀器架設(shè)于中間O處，并將其整平。如圖3-28所示，先以盤(pán)左位置照準(zhǔn)設(shè)于離儀器約50m的一點(diǎn)A。再固定照準(zhǔn)部，將望遠(yuǎn)鏡倒轉(zhuǎn)180°，改為盤(pán)右，并在離儀器約50m于視線上標(biāo)出一點(diǎn)B1。如果儀器理想關(guān)系滿(mǎn)足，則A、O、B1三點(diǎn)必在同一直線上。當(dāng)用同樣方法以盤(pán)右照準(zhǔn)A點(diǎn)，再倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡后，視線應(yīng)落于B1點(diǎn)上。如果第二次的視線未落于B1點(diǎn)，而是落于另一點(diǎn)B2，即說(shuō)明理想關(guān)系不滿(mǎn)足，需要進(jìn)行校正。

（2）校正。由圖3-28可以看出，如果視線與橫軸不相垂直，而有一偏差角c，則∠B1OB2=4c。將B1B2距離分為四等份，取靠近B2點(diǎn)的等分點(diǎn)B，則可近似地認(rèn)為∠BOB2=c。在照準(zhǔn)部不動(dòng)的條件下，將視線從OB2校正到OB，則理想關(guān)系可得到滿(mǎn)足。

由于視線是由物鏡光心和十字絲交點(diǎn)構(gòu)成的，所以校正的部位仍為十字絲分劃板。在圖3-27中，調(diào)節(jié)十字絲分劃板左右兩個(gè)校正螺旋，使十字絲焦點(diǎn)重新照準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)。待校正至正確位置后，應(yīng)將兩個(gè)螺旋旋緊，以防松動(dòng)。

5.橫軸垂直于豎軸

（1）檢驗(yàn)。在豎軸位于鉛垂的條件下，如果橫軸不與豎軸垂直，則橫軸傾斜；如果視線已垂直橫軸，則繞橫軸旋轉(zhuǎn)時(shí)構(gòu)成的是一個(gè)傾斜平面。根據(jù)這一特點(diǎn)，在做這項(xiàng)檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將儀器架設(shè)在一個(gè)高的建筑物附近。當(dāng)儀器整平以后，在望遠(yuǎn)鏡傾斜約30°的高處，以盤(pán)左照準(zhǔn)一清晰的目標(biāo)點(diǎn)P，然后將望遠(yuǎn)鏡放平，在視線上標(biāo)出墻上的一點(diǎn)P1，如圖3-29所示。再將望遠(yuǎn)鏡改為盤(pán)右，仍然照準(zhǔn)P點(diǎn)，并放平視線，在墻上標(biāo)出一點(diǎn)P2。如果儀器理想關(guān)系滿(mǎn)足，則P1、P2兩點(diǎn)重合；否則，說(shuō)明這一理想關(guān)系不滿(mǎn)足，需要校正。

（2）校正。由于盤(pán)左、盤(pán)右傾斜的方向相反而大小相等，所以取P1、P2的中點(diǎn)PM，則P、PM在同一鉛垂面內(nèi)。然后照準(zhǔn)點(diǎn)PM，將望遠(yuǎn)鏡抬高，則視線必然偏離P點(diǎn)。在保持儀器不動(dòng)的條件下，校正橫軸的一端，使視線落在P上，則完成校正工作。由于這項(xiàng)校正需打開(kāi)支架護(hù)罩，一般不宜在野外進(jìn)行。

6.光學(xué)對(duì)中器的視線與豎軸旋轉(zhuǎn)中心線重合

（1）檢驗(yàn)。如果這一理想關(guān)系滿(mǎn)足，光學(xué)對(duì)中器的望遠(yuǎn)鏡繞儀器豎軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，視線在地面上照準(zhǔn)的位置不變；否則，視線在地面上照準(zhǔn)的軌跡為一個(gè)圓圈。

由于光學(xué)對(duì)中器的構(gòu)造有在照準(zhǔn)部上和基座上兩種，所以檢驗(yàn)的方法也不同。

對(duì)于安裝在照準(zhǔn)部上的光學(xué)對(duì)中器，將儀器架好后，在地面上鋪以白紙，在紙上標(biāo)出視線的位置，然后將照準(zhǔn)部平轉(zhuǎn)180°，如果視線仍在原來(lái)的位置，則理想關(guān)系滿(mǎn)足，否則需要校正。

對(duì)于安裝在基座上的光學(xué)對(duì)中器，由于它不能隨照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)，不能采用上述的方法。可將儀器平置于穩(wěn)固的桌子上，使基座伸出桌面。在離儀器1.3m左右的墻面上鋪以白紙，在紙上標(biāo)出視線的位置，然后在儀器不動(dòng)的條件下將基座旋轉(zhuǎn)180°，如果視線偏離原來(lái)的位置，則需校正。

（2）校正。造成光學(xué)對(duì)中器誤差的原因：一是在直角棱鏡上視線的折射點(diǎn)不在豎軸的旋轉(zhuǎn)中心線上；一是望遠(yuǎn)鏡的視線不與豎軸的旋轉(zhuǎn)中心線垂直，或者直角棱鏡的斜面與豎軸的旋轉(zhuǎn)中心線不成45°。

由于檢驗(yàn)時(shí)所得前后兩點(diǎn)之差是由兩倍誤差造成的，因而在標(biāo)出兩點(diǎn)的中間位置后，校正有關(guān)的螺旋，使視線落在中間點(diǎn)上即可。對(duì)中器分劃板的校正與望遠(yuǎn)鏡分劃板的校正方法相同。

7.豎盤(pán)指標(biāo)差

（1）檢驗(yàn)。檢驗(yàn)豎盤(pán)指標(biāo)差的方法，是用盤(pán)左、盤(pán)右照準(zhǔn)同一目標(biāo)，并讀得其讀數(shù)L和R后，按公式（3-9）計(jì)算其指標(biāo)差值。

（2）校正。保持盤(pán)右照準(zhǔn)原來(lái)的目標(biāo)不變，這時(shí)的正確讀數(shù)應(yīng)為R-x。用指標(biāo)水準(zhǔn)管微動(dòng)螺旋將豎盤(pán)讀數(shù)安置在R-x的位置上，這時(shí)水準(zhǔn)管氣泡必不再居中，調(diào)節(jié)指標(biāo)水準(zhǔn)管校正螺旋，使氣泡居中即可。