探究手动调焦对数字水准仪误差的影响

鲁宇

摘  要：在水准项目工作实施中，现使用的数字水准仪在人工完成照准和调焦之后，不同操作人员因视力不同，对目镜调焦会有不同差异，读数就会产生视觉误差。文章旨在研究因不同操作人员视力不同造成调焦程度不同，不同调焦程度对水准仪测量结果的误差影响。

关键词：手动调焦;数字水准仪;物镜焦距

中图分类号：TH89 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）31-0001-06

Abstract： In the implementation of the leveling project， after the digital level is manually completed and focused， different operators will have different kinds of focusing of the eyepiece because of their different eyesight， and the reading will produce visual error. The purpose of this paper is to study the different focusing degree caused by different operators' visual acuity， as well as the influence of different focusing degree on the error of level measurement results.

Keywords： manual focusing; digital level; focal length of objective lens

1 研究目标

在常年水准项目工作实施中，现使用的数字水准仪在人工完成照准和调焦之后，不同操作人员因视力不同，对目镜调焦会有不同差异，水准仪的物镜和视镜的焦距没有调好，读数就会产生视觉误差而该误差是否可控，可控范围等却暂无详细研究成果，本文便是针对调焦对测量误差影响进行探究。

2 研究内容

本课题旨在通过对不同测量人员在相同调焦方式下进行实际测量与相同测量人员在不同调焦方式下进行实际测量的数据对比，通过大量实验数据得到规律性结果，探究不同调焦方式对水准测量结果误差的影响。对于其产生的测量误差影响趋势及可控范围，现阶段并无明确著作解释说明。

3 实施方案（包括技术路线等）

选取多个不同实验人员，在高差固定，条件相同观测场地;相同目镜对焦情况下，调节物镜，收集测量结果;相同物镜对焦情况下，调节目镜，收集测量结果;依照个人习惯调节目镜物镜焦距，收集测量结果。（本项目数据采集使用DINI03数字水准仪，仪器编号733721，铟瓦条码标尺编号37869，37870检定单位为中国地震局第二监测中心）

4 目镜调焦对实验结果影响

实验前，由观测员A将十字丝调至清晰稳定后，观测员A、B分别读数记录。再由观测员B将十字丝调至清晰稳定后，重复，得出数据如表1所示。

因此本次实验中，不考虑目镜（十字丝清晰度）对实验结果的影响。

5 实验过程及结果

（1）选取1个点位作为原点，命名为0号点，在距离0号点5m、10m、20m、30m、50m处，分别打桩，依次命名为1至5号。（2）将物镜调焦螺旋按照仪器本身刻度凹槽进行划分，共计15档位（24°/档位）。（3）使用同一仪器，更换观测人员进行实验数据采集。（4）选取不同光照条件（本次仅使用晴/阴），进行实验数据采集。（5）将机器读数次数設为3次取平均值，分别变换仪器高两次，得到三组数据对比。（6）将所得结果与该仪器调焦透镜运行误差实测结果进行对比。（7）得出结论。

6 物镜调焦对实验结果影响的数据采集（单位/m）（见A-F组实验）

7 结论

（1）光照较差的情况下，仪器与标尺距离超过30m后，误差变化斜率极大。（2）仪器与标尺间距达到50m时，调焦螺旋旋转角对测量结果影响极大。（3）不同观测人员因视力不同，对调焦螺旋转动角度不同。其测得实验数据不同。必须禁止中途更换观测人员的行为。（4）观测距离超过20m时，误差起伏明显增大。在追求精密测量的过程中，每站仪器与标尺间距均需尽可能保证在20m内。但精确数值仍需实验验证。（5）目镜调焦螺旋对实际测量数据结果的影响较小。（6）焦距旋转偏离仪器稳定时清晰稳定位置角度越大，实验数据值起伏越大。（7）光照条件极好，观测距离5m的情况下，物镜调焦螺旋旋转角104°时，仍可以读数且数值偏差较小，本次实验中该情况仅出现了一次。（8）除上述条件外，物镜调焦螺旋旋转角度超过48°时，读数起伏开始剧烈增加。（9）物镜调焦螺旋旋转角超过72°时，一般情况下，无法读数。

参考文献：

[1]刘海波，凌模，杨博雄.大地测量仪器望远镜调焦运行误差研究[J].大地测量与地球动力学，2009，29（S1）：136-137+143.

[2]张翠.工程用数字水准仪的测量方法的研究[D].西安理工大学，2016.

[3]王少君.工程用数字水准仪无线测量系统的研究[D].西安理工大学，2016.

[4]甄彦奇，吕晓冬，李运龙.内调焦望远镜调焦镜运行误差的测定[J].黑龙江水利科技，1997（04）：54-55.

[5]陆优.数字水准仪原理及检测方法的研究[D].武汉大学，2004.

[6]李成凯，宋宜容.水准仪i角的测量与计算[J].青海大学学报（自然科学版），1997（02）：63-67.

[7]孔德伟.水准仪望远镜调焦运行误差检验方法[J].计量技术，1993（04）：28-29.