專利名稱：雙碼盤檢測(cè)經(jīng)緯儀高度軸軸端偏擺的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明方法屬于天文學(xué)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及經(jīng)緯儀水平軸軸端偏擺的檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
軸系由于軸承跳動(dòng)的存在，會(huì)使軸線產(chǎn)生微量的軸線擺動(dòng)。在通常的機(jī)械機(jī)構(gòu)中，一般采用軸系預(yù)緊的辦法消除軸承間隙以及減小軸承跳動(dòng)，從而減小軸線的擺動(dòng)量。在天體測(cè)量?jī)x器中，軸線的擺動(dòng)會(huì)產(chǎn)生儀器的測(cè)量誤差。隨著天體測(cè)量?jī)x器測(cè)量精度的不斷提高，使得通常的消軸隙方法不能滿足要求。因此低緯子午環(huán)采用了軸準(zhǔn)直方法測(cè)量高度軸的軸線擺動(dòng)。但是這一方法需要使用軸準(zhǔn)直系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且數(shù)據(jù)處 理周期較長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中采用軸準(zhǔn)直方法測(cè)量經(jīng)緯儀、子午儀等設(shè)備的高度軸的軸線擺動(dòng)，存在測(cè)量?jī)x器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理周期長(zhǎng)的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種雙碼盤檢測(cè)經(jīng)緯儀高度軸軸端偏擺的方法，其技術(shù)方案如下雙碼盤檢測(cè)經(jīng)緯儀高度軸軸端偏擺的方法，包括以下順序步驟步驟I，安裝檢測(cè)裝置在經(jīng)緯儀的高度軸的兩端，分別設(shè)置一號(hào)碼盤和二號(hào)碼盤，所述一號(hào)碼盤和二號(hào)碼盤均為角度編碼器；在相應(yīng)于一號(hào)碼盤的叉臂上設(shè)置兩對(duì)呈對(duì)徑正交分布的讀數(shù)頭，按順時(shí)針排列分別為讀數(shù)頭Ap Cp D1，其中讀數(shù)頭A1位于豎直方向的頂部，相鄰兩讀數(shù)頭之間的夾角為90 °，讀數(shù)頭A1、C1呈對(duì)徑設(shè)置，讀數(shù)頭B1、D1呈對(duì)徑設(shè)置，讀數(shù)頭A1、C1的連線與讀數(shù)頭B1、D1的連線呈正交；在相應(yīng)于二號(hào)碼盤的叉臂上設(shè)置兩對(duì)呈對(duì)徑正交分布的讀數(shù)頭，按順時(shí)針排列分別為讀數(shù)頭A2、B2, C2、D2，其中讀數(shù)頭A2位于豎直方向的頂部，相鄰兩讀數(shù)頭之間的夾角為90°，讀數(shù)頭A2X2呈對(duì)徑設(shè)置，讀數(shù)頭B2、D2呈對(duì)徑設(shè)置，讀數(shù)頭A2X2的連線與讀數(shù)頭B2、D2的連線呈正交；步驟2，采集望遠(yuǎn)鏡指向各預(yù)設(shè)天頂距i時(shí)，各對(duì)徑讀數(shù)頭的讀數(shù)之差，建立各預(yù)設(shè)天頂距i與各對(duì)徑讀數(shù)頭的讀數(shù)之差的回歸模型，包括以下步驟步驟2. I :將經(jīng)緯儀的方位碼盤旋轉(zhuǎn)至0°，使高度軸沿東西方向設(shè)置，使一號(hào)碼盤位于高度軸的西端，二號(hào)碼盤位于高度軸的東端；步驟2.2 :沿子午方向按相同的轉(zhuǎn)角步距旋轉(zhuǎn)高度軸，使望遠(yuǎn)鏡分別指向若干個(gè)間距相同的預(yù)設(shè)天頂距，采集望遠(yuǎn)鏡指向每一個(gè)預(yù)設(shè)天頂距i時(shí)，讀數(shù)頭仏、^的讀數(shù)之差(ArC1)i，讀數(shù)頭Bi、D1的讀數(shù)之差(BrD1)i，讀數(shù)頭A2、C2的讀數(shù)之差(A2-C2)i，讀數(shù)頭B2、D2的讀數(shù)之差(B2-D2)i ；
步驟2. 3 :將所有預(yù)設(shè)天頂距i和(A1-C1) i代入下述公式I中公式I (A1-C1) J= Δ A01+2rcllsin (acll+i) +Vi ；上式中的Vi是隨機(jī)誤差，用最小二乘法從上式中解算出參數(shù)AAQ1、rcll和acll，其中，AAtll代表對(duì)徑讀數(shù)頭Ap C1的讀數(shù)之差的零點(diǎn)偏差；步驟2. 4 :將所有預(yù)設(shè)天頂距i和(B1-D1) i代入下述公式2中公式2 : (B1-D1)尸 Δ B。JSrci2Sin (acl2+i+90。Hvi;上式中的Vi是隨機(jī)誤差，用最小二乘法從上式中解算出參數(shù)rcl2和acl2，其中，Λ Btll代表對(duì)徑讀數(shù)頭D1的讀數(shù)之差的零點(diǎn)偏差；取!^=^·^+!·^)/2，式中的1^代表一號(hào)碼盤的周期性偏心誤差正弦曲線的幅值； 取aa=(acll+aa2)/2，式中的aa代表一號(hào)碼盤的周期性偏心誤差正弦曲線的初位相；步驟2. 5 :將所有預(yù)設(shè)天頂距i和(A2-C2) i代入下述公式3中公式3 (A2-C2) J= Δ A02+2rC21sin (aC21+i) +Vi ；上式中的Vi是隨機(jī)誤差，用最小二乘法從上式中解算出參數(shù)AAc^ rC21和aC21，其中，Λ Atl2代表對(duì)徑讀數(shù)頭A2、C2的讀數(shù)之差的零點(diǎn)偏差；步驟2. 6 :將所有預(yù)設(shè)天頂距i和(B2-D2),代入下述公式4中公式4 (B2-D2) J= Δ B02+2rC22sin (aC22+i+90。)+Vi ；上式中的Vi是隨機(jī)誤差，用最小二乘法從上式中解算出參數(shù)Λ rC22和aC22，其中，ABtl2代表對(duì)徑讀數(shù)頭B2、C2的讀數(shù)之差的零點(diǎn)偏差；取rC2=(rC21+rC22)/2，式中的rC2代表二號(hào)碼盤的周期性偏心誤差正弦曲線的幅值；取aC2=(aC21+aC22)/2，式中的aC2代表二號(hào)碼盤的周期性偏心誤差正弦曲線的初位相；步驟3，對(duì)觀測(cè)待測(cè)星體時(shí)高度軸軸端偏擺的實(shí)時(shí)測(cè)算步驟3. I :將經(jīng)緯儀的方位碼盤旋轉(zhuǎn)至0°，使高度軸沿東西方向設(shè)置，使一號(hào)碼盤位于高度軸的西端，二號(hào)碼盤位于高度軸的東端；步驟3. 2 :沿子午方向旋轉(zhuǎn)高度軸，使望遠(yuǎn)鏡分別指向天頂距為z的待測(cè)星體，采集讀數(shù)頭A、C1的讀數(shù)之差(A1-C1)z，讀數(shù)頭D1的讀數(shù)之差(B1-D1)z，讀數(shù)頭A2、C2的讀數(shù)之差(A2-C2)i，讀數(shù)頭民、D2的讀數(shù)之差(B2-D2)i，分別代入下述公式5-8中，并且將步驟2中求解得到的ΔΑαι、ΔΒ01> rcl和acl,以及AAQ2、AB02^rc2和aC2代入下述公式5_8中公式5 (A1-C1) ζ- Δ A01-2rclsin (acl+z) =2 Δ Θ AC1 ；公式6 : (B1-D1) ζ-Δ BQ1-2rclsin (acl+z+90。) =2 Δ Θ BD1 ；公式7 (A2-C2) ζ- Δ A02-2rC2sin (aC2+z) =2 Δ Θ AC2 ；公式8 (B2-D2) ζ- Δ B02-2rC2sin (aC2+z+90° ) =2 Δ Θ BD2 ；由上述公式分別解算出Δ θΑα、Δ Θ腦、Δ 0AC2和Δ θ·，其中，Δ θ AC1和Δ θ ■分別為觀測(cè)待測(cè)星體時(shí)高度軸西端向北和向上的偏移量，Δ ΘΑΚ和△ ΘΒΙ)2分別為觀測(cè)待測(cè)星體時(shí)高度軸東端向南和向上的偏移量；取(Λ θ Αει+Δ Θ AC2)/2為觀測(cè)待測(cè)星體時(shí)高度軸東端相對(duì)于西端在南北方向上的偏擺量;取(Λ Θ BD1- Δ Θ BD2) /2為觀測(cè)待測(cè)星體時(shí)高度軸東端相對(duì)于西端向上的偏擺量。
作為本發(fā)明的優(yōu)先方案所述步驟2中的預(yù)設(shè)天頂距i是指-75°和75°之間的步距為1°的整數(shù)值角度。作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)先方案所述觀測(cè)待測(cè)星體時(shí)高度軸東端相對(duì)于西端向上的偏擺量為I1Sinr' ( Δ Θ AC1+ Δ Θ AC2)/2,式中I1為一號(hào)碼盤的半徑；所述觀測(cè)待測(cè)星體時(shí)高度軸東端相對(duì)于西端向上的偏擺量為I2Sinl" ( Λ Θ BD1- Δ ΘΒΙ)2)/2，式中 I2 為二號(hào)碼盤的半徑。上述方案中，也可以將一號(hào)碼盤設(shè)置于高度軸的東端，二號(hào)碼盤設(shè)置于高度軸的西端。 上述方案中，所述的向上的偏移量均是指與重力方向相反的方向上的偏移量，比如Λ ΘΒΜ為觀測(cè)待測(cè)星體時(shí)高度軸西端向上的偏移量，其含義為Λ θ·為觀測(cè)待測(cè)星體時(shí)高度軸西端在與重力方向相反的方向上的偏移量。本發(fā)明方法采用在高度軸的兩端，各設(shè)置一只高度鋼帶碼盤，即數(shù)字角度編碼器，以及兩對(duì)正交對(duì)徑分布的讀數(shù)頭，由各碼盤偏心誤差的變化，即對(duì)徑兩讀數(shù)頭讀數(shù)之差值的變化，分別解算出各軸端由軸系誤差引起的跳動(dòng)方向和量值，進(jìn)而解算出高度軸在觀測(cè)過(guò)程中的實(shí)時(shí)偏擺的方向和量值，從而替代軸準(zhǔn)直器，由于光柵碼盤的測(cè)量結(jié)果是數(shù)字量，因此大大提高了高度軸線擺動(dòng)量測(cè)量的效率。原來(lái)采用軸準(zhǔn)直系統(tǒng)測(cè)量軸線擺動(dòng)，獲得模擬圖像，再進(jìn)行數(shù)字處理得到數(shù)字信號(hào)。每晚觀測(cè)得到的圖像，需耗時(shí)4小時(shí)進(jìn)行處理。而采用雙碼盤檢測(cè)后，可即時(shí)獲得擺動(dòng)參數(shù)，甚至實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)定。


圖I為實(shí)施本發(fā)明方法所使用的經(jīng)緯儀的主視圖；圖2為圖I中讀數(shù)頭Ap CpD1沿W方向在一號(hào)碼盤上的投影示意圖；圖3為圖I中讀數(shù)頭A2、B2、C2、D2沿E方向在二號(hào)碼盤上的投影示意圖。
具體實(shí)施例方式在云南天文臺(tái)研制的多功能天文經(jīng)緯儀上，望遠(yuǎn)鏡的高度軸通過(guò)兩只軸承安裝在兩邊的叉臂上，無(wú)論器件如何精密、裝配如何良好，高度軸兩端的幾何中心總會(huì)產(chǎn)生不同的位置變化，進(jìn)而引起高度軸軸線指向的變化，使得望遠(yuǎn)鏡的指向也隨之變化，從而影響天文測(cè)量的可靠性；本發(fā)明采用如下方法解決這一問(wèn)題如圖I所示，在高度軸3兩端各裝置一只高度碼盤，即一號(hào)碼盤I和二號(hào)碼盤2，每只碼盤外側(cè)的叉臂4上都配備四只讀數(shù)頭，呈上下左右正交對(duì)徑分布如圖2所示，在位于一號(hào)碼盤I外側(cè)的叉臂4上設(shè)置兩對(duì)呈對(duì)徑正交分布的讀數(shù)頭，按順時(shí)針排列分別為讀數(shù)頭ApB1XpD1，其中讀數(shù)頭A1位于豎直方向的頂部，相鄰兩讀數(shù)頭之間的夾角為90 °，讀數(shù)頭A1、C1呈對(duì)徑設(shè)置，讀數(shù)頭B1、D1呈對(duì)徑設(shè)置，讀數(shù)頭A1、C1的連線與讀數(shù)頭BpD1的連線呈正交；如圖3所示，在位于二號(hào)碼盤2外側(cè)的叉臂4上設(shè)置兩對(duì)呈對(duì)徑正交分布的讀數(shù)頭，按順時(shí)針排列分別為讀數(shù)頭A2、B2、C2、D2，其中讀數(shù)頭A2位于豎直方向的頂部，相鄰兩讀數(shù)頭之間的夾角為90°，讀數(shù)頭A2、C2呈對(duì)徑設(shè)置，讀數(shù)頭B2、D2呈對(duì)徑設(shè)置，讀數(shù)頭A2、C2的連線與讀數(shù)頭B2、D2的連線呈正交；高度軸3設(shè)置在經(jīng)緯儀的叉臂4上，位于一號(hào)碼盤I和二號(hào)碼盤3之間的高度軸3上設(shè)置有望遠(yuǎn)鏡5 ；在觀測(cè)每顆星時(shí)，除了用于讀取望遠(yuǎn)鏡5指向的天頂距以外，還能同時(shí)檢測(cè)高度軸3指向的變化量，用于對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)作修正。碼盤讀數(shù)誤差
作為一只讀數(shù)頭的讀數(shù)誤差，可以分為讀數(shù)隨機(jī)誤差、刻線分劃誤差和偏心誤差，
共三類讀數(shù)隨機(jī)誤差，對(duì)于直徑35cm碼盤，在4000細(xì)分的條件下，一般僅有±0〃. 006，在這里±0". 01的要求下，可以不予考慮；刻線分劃誤差是一項(xiàng)比較大的誤差，有隨機(jī)成分，也有多種周期成分，可以達(dá)到±0". 6的量級(jí)，必須采用專門的方法，以優(yōu)于±0". 01的精度，預(yù)先測(cè)定出來(lái)對(duì)相應(yīng)的讀數(shù)作修正，即對(duì)整個(gè)碼盤的55040條刻線，按順序編號(hào)，測(cè)得出每條刻線的內(nèi)閉合刻劃誤差改正值，列表備用，當(dāng)觀測(cè)讀數(shù)涉及到某條刻線時(shí)，按編號(hào)調(diào)出這條刻線的改正值，對(duì)讀數(shù)作修正，這是本方法能否實(shí)施的前提條件；偏心誤差，對(duì)于在不同天頂距觀測(cè)而言，是不斷變化著的，因?yàn)樽x數(shù)頭安裝在叉臂上，是不動(dòng)的，而碼盤安裝在高度軸的軸端，高度軸的軸端軸承外圈也固定在叉臂上，在高度軸的轉(zhuǎn)動(dòng)中，軸承的誤差將引起高度軸軸端、乃至高度碼盤產(chǎn)生相應(yīng)的偏擺。關(guān)于偏心誤差一只讀數(shù)頭讀數(shù)中的偏心誤差，包含有兩種成分第一種是周期性的偏心誤差，屬于裝配誤差，即碼盤刻劃中心，或稱幾何中心與高度軸的理想的旋轉(zhuǎn)中心之間不一致引起的誤差，這一誤差是360°的周期項(xiàng)，即碼盤隨著高度軸旋轉(zhuǎn)一周，碼盤刻劃中心繞著高度軸旋轉(zhuǎn)中心描繪一個(gè)正規(guī)的圓，它的影響在一只讀數(shù)頭讀數(shù)中的誤差值隨是一條光滑的正弦曲線。換言之，偏心距誤差隨轉(zhuǎn)動(dòng)角度——這里用天頂距表示一是正弦函數(shù)，該正弦函數(shù)的極坐標(biāo)也可以表示為一個(gè)圓。在兩個(gè)“中心”偏差的安裝精度達(dá)到5 μ m的情況下，圓半徑約為角秒的量級(jí)，這是偏心誤差的一種規(guī)則變化；第二種是不規(guī)則變化的偏心誤差，是碼盤幾何中心相對(duì)于理想圓軌跡的變化，有隨機(jī)的成分，也有短周期成分，在軸承精度達(dá)到±10 μ m的情況下，其變化量約為±2〃的量級(jí)。同樣的誤差影響，在兩只對(duì)徑安裝(即安裝在通過(guò)旋轉(zhuǎn)中心的直徑的兩端)的兩只讀數(shù)頭讀數(shù)中的表現(xiàn)，除了讀數(shù)頭位置偏差不同以外，兩種偏心誤差效應(yīng)的量值相等、符號(hào)相反，所以取對(duì)徑兩只讀數(shù)頭的讀數(shù)平均值(即所謂對(duì)徑讀數(shù))能消除除了讀數(shù)頭位置偏差影響以外的偏心誤差及其變化。在與一組對(duì)徑讀數(shù)頭正交的另外兩只對(duì)徑讀數(shù)頭讀數(shù)中，兩種偏心誤差的效應(yīng)與上述前一組的第一只讀數(shù)頭的誤差效應(yīng)在相位上相差±90°。這樣，取一只讀數(shù)頭讀數(shù)減去與其對(duì)徑的讀數(shù)頭的讀數(shù)，其差值隨碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)的變化就包含了兩只讀數(shù)頭的兩種偏心誤差效應(yīng)，其中第一種偏心誤差表現(xiàn)為兩倍，也包含讀數(shù)頭位置偏差引起的不變的效應(yīng)(即后面的零點(diǎn)偏差)。偏心誤差的消除本發(fā)明所述的兩只碼盤分別記為一號(hào)碼盤I和二號(hào)碼盤2，其中一號(hào)碼盤I安裝在儀器方位示值為O時(shí)(高度軸此時(shí)為東西方向)的高度軸3的西端，二號(hào)碼盤2在東端。后面述及高度軸3的偏擺均以此時(shí)的狀態(tài)為基準(zhǔn)。每個(gè)碼盤配裝4個(gè)讀數(shù)頭，理想情況下在零點(diǎn)位置時(shí)，對(duì)徑兩讀數(shù)頭的讀數(shù)之差為一個(gè)定值。如果預(yù)先在天頂距±75°間作測(cè)量(步距可取為1° )，則在每個(gè)碼盤上的四個(gè)讀數(shù)數(shù)列(每個(gè)讀數(shù)頭的讀數(shù)構(gòu)成一個(gè)讀數(shù)數(shù)列)中，每一只的周期性的偏心誤差均呈150°范圍的正弦曲線變化，對(duì)徑的兩只讀數(shù)頭的偏心誤差相位相差180° ;而不規(guī)則變化的偏心誤差，在對(duì)徑兩只讀數(shù)頭的數(shù)據(jù)中的變化方向相反，在讀數(shù)頭可以正常讀數(shù)的情況下，變化量的絕對(duì)值是相等的。在與A、C正交的兩只對(duì)徑讀數(shù)頭B、D的讀數(shù)中，周期性的偏心誤差也都呈現(xiàn)光滑的150°的正弦曲線弧，幅值相等，相位與讀數(shù)頭A的相差±90°，而不規(guī)則變化的偏心誤差也呈現(xiàn)隨機(jī)變化，除了對(duì)徑兩只的變化方向相反以外，與讀數(shù)頭A的比較，其量級(jí)和方向還有相位相差±90°的關(guān)系。當(dāng)然，四個(gè)讀數(shù)頭的讀數(shù)之間存在著相對(duì)穩(wěn)定 的系統(tǒng)差異，即讀數(shù)頭位置偏差的不同影響。根據(jù)這樣的關(guān)系，基于第一種偏心誤差，即周期性的偏心誤差呈現(xiàn)光滑的150°的正弦曲線弧，可以先從四列數(shù)據(jù)中初步消去第二種偏心誤差，即不規(guī)則變化的偏心誤差，以便減小在解算周期性的偏心誤差的參數(shù)時(shí)隨機(jī)誤差的影響，即將對(duì)徑兩讀數(shù)頭讀數(shù)數(shù)列作比較，平滑掉偏離光滑曲線、兩者符號(hào)相反的偏離量。下面是解算周期性的偏心誤差的參數(shù)首先把不規(guī)則變化的偏心誤差作為隨機(jī)誤差，來(lái)解算出周期性的偏心誤差的正弦波幅值和初位相和ac。具體的計(jì)算方法是把一號(hào)碼盤I順時(shí)針排列的四個(gè)讀數(shù)頭A1A1XpD1的四列讀數(shù)組合成兩列讀數(shù)差值(A1-C1)i和(B1-D1)i，列出誤差方程組(下標(biāo)為每步測(cè)量的天頂距)
權(quán)利要求
1.雙碼盤檢測(cè)經(jīng)緯儀高度軸軸端偏擺的方法，其特征在于，包括以下順序步驟 步驟I，安裝檢測(cè)裝置 在經(jīng)緯儀的高度軸的兩端，分別設(shè)置一號(hào)碼盤和二號(hào)碼盤，所述一號(hào)碼盤和二號(hào)碼盤均為角度編碼器； 在相應(yīng)于一號(hào)碼盤的叉臂上設(shè)置兩對(duì)呈對(duì)徑正交分布的讀數(shù)頭，按順時(shí)針排列分別為讀數(shù)頭A1.B1X1.D1，其中讀數(shù)頭A1位于豎直方向的頂部，相鄰兩讀數(shù)頭之間的夾角為90°，讀數(shù)頭A1. C1呈對(duì)徑設(shè)置，讀數(shù)頭B1J1呈對(duì)徑設(shè)置，讀數(shù)頭A1. C1的連線與讀數(shù)頭BpD1的連線呈正交； 在相應(yīng)于二號(hào)碼盤的叉臂上設(shè)置兩對(duì)呈對(duì)徑正交分布的讀數(shù)頭，按順時(shí)針排列分別為讀數(shù)頭A2、B2、C2、D2，其中讀數(shù)頭A2位于豎直方向的頂部，相鄰兩讀數(shù)頭之間的夾角為90°，讀數(shù)頭A2、C2呈對(duì)徑設(shè)置，讀數(shù)頭B2、D2呈對(duì)徑設(shè)置，讀數(shù)頭A2、C2的連線與讀數(shù)頭B2、D2的連線呈正交； 步驟2，采集望遠(yuǎn)鏡指向各預(yù)設(shè)天頂距i時(shí)，各對(duì)徑讀數(shù)頭的讀數(shù)之差，建立各預(yù)設(shè)天頂距i與各對(duì)徑讀數(shù)頭的讀數(shù)之差的回歸模型，包括以下步驟 步驟2. I :將經(jīng)緯儀的方位碼盤旋轉(zhuǎn)至0°，使高度軸沿東西方向設(shè)置，使一號(hào)碼盤位于高度軸的西端，二號(hào)碼盤位于高度軸的東端； 步驟2. 2:沿子午方向按相同的轉(zhuǎn)角步距旋轉(zhuǎn)高度軸，使望遠(yuǎn)鏡分別指向若干個(gè)間距相同的預(yù)設(shè)天頂距，采集望遠(yuǎn)鏡指向每ー個(gè)預(yù)設(shè)天頂距i吋，讀數(shù)頭A1. C1的讀數(shù)之差(ArC1) i;讀數(shù)頭B1. D1的讀數(shù)之差(BrD1) i，讀數(shù)頭A2^c2的讀數(shù)之差(A2-C2) i；讀數(shù)頭B2、D2的讀數(shù)之差(B2-D2)i ； 步驟2. 3 :將所有預(yù)設(shè)天頂距i和(A1-C1)i代入下述公式I中 公式 I (A1-C1) i= Δ A01+2rcllsin (acll+i) +Vi ； 上式中的Vi是隨機(jī)誤差，用最小二乗法從上式中解算出參數(shù)AAtll. rcll和aai，其中，AA01代表對(duì)徑讀數(shù)頭A1. C1的讀數(shù)之差的零點(diǎn)偏差； 步驟2. 4 :將所有預(yù)設(shè)天頂距i和(B1-D1) i代入下述公式2中公式 2 (B1-D1) J= Δ B01+2rcl2sin (acl2+i+90° ) +Vi ； 上式中的Vi是隨機(jī)誤差，用最小二乗法從上式中解算出參數(shù)ABtll. rcl2和aa2，其中，AB01代表對(duì)徑讀數(shù)頭BpD1的讀數(shù)之差的零點(diǎn)偏差； 取ra=(rai+ra2)/2，式中的ra代表一號(hào)碼盤的周期性偏心誤差正弦曲線的幅值； 取aa=(acll+aa2)/2，式中的acl代表一號(hào)碼盤的周期性偏心誤差正弦曲線的初位相； 步驟2. 5 :將所有預(yù)設(shè)天頂距i和(A2-C2),代入下述公式3中 公式 3 (A2-C2) i= Δ A02+2rC21sin (aC21+i) +Vi ； 上式中的Vi是隨機(jī)誤差，用最小二乗法從上式中解算出參數(shù)AAtl2. rC21和aC21，其中，AA02代表對(duì)徑讀數(shù)頭A2、C2的讀數(shù)之差的零點(diǎn)偏差； 步驟2. 6 :將所有預(yù)設(shè)天頂距i和(B2-D2),代入下述公式4中公式 4 (B2-D2) J= Δ B02+2rC22sin (aC22+i+90° ) +Vi ； 上式中的Vi是隨機(jī)誤差，用最小二乗法從上式中解算出參數(shù)ABtl2. rC22和aC22，其中，AB02代表對(duì)徑讀數(shù)頭B2、C2的讀數(shù)之差的零點(diǎn)偏差； 取rC2=(rC21+rC22)/2，式中的rC2代表二號(hào)碼盤的周期性偏心誤差正弦曲線的幅值；取aC2=(aC21+aC22)/2，式中的aC2代表二號(hào)碼盤的周期性偏心誤差正弦曲線的初位相； 步驟3，對(duì)觀測(cè)待測(cè)星體時(shí)高度軸軸端偏擺的實(shí)時(shí)測(cè)算 步驟3. I :將經(jīng)緯儀的方位碼盤旋轉(zhuǎn)至0°，使高度軸沿東西方向設(shè)置，使一號(hào)碼盤位于高度軸的西端，二號(hào)碼盤位于高度軸的東端； 步驟3. 2 :沿子午方向旋轉(zhuǎn)高度軸，使望遠(yuǎn)鏡分別指向天頂距為z的待測(cè)星體，采集讀數(shù)頭Ap C1的讀數(shù)之差(A1-C1)z，讀數(shù)頭D1的讀數(shù)之差(B1-D1)z，讀數(shù)頭A2、C2的讀數(shù)之差(A2-C2)i，讀數(shù)頭B2、D2的讀數(shù)之差(B2-D2)i，分別代入下述公式5-8中，并且將步驟2中求解得到的AAQ1、AB01>rcl和acl,以及AAQ2、AB02>rC2和aC2代入下述公式5_8中 公式 5 (A1-C1) z- A A01-2rclsin (acl+z) =2 A 0 AC1 ； 公式 6 (B1-D1) z- A B01-2rclsin (acl+z+90° ) =2 A 0 BD1 ； 公式 7 (A2-C2) z- A A02-2rC2sin (aC2+z) =2 A 0 AC2 ； 公式 8 (B2-D2) z- A B02-2rC2sin (aC2+z+90° ) =2 A 9 BD2 ； 由上述公式分別解算出A 0AC1、A 0—、A 0AC2和A 0BD2，其中，A 0AC1和A 0BD1分別為觀測(cè)待測(cè)星體時(shí)高度軸西端向北和向上的偏移量，A 0Ae2和A eBD2分別為觀測(cè)待測(cè)星體時(shí)高度軸東端向南和向上的偏移量； 取(A 0ac1+A 0Ae2)/2為觀測(cè)待測(cè)星體時(shí)高度軸東端相對(duì)于西端在南北方向上的偏擺量; 取(A 0 BD1- A 0 BD2) /2為觀測(cè)待測(cè)星體時(shí)高度軸東端相對(duì)于西端向上的偏擺量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙碼盤檢測(cè)經(jīng)緯儀高度軸軸端偏擺的方法，其特征在于 所述步驟2中的預(yù)設(shè)天頂距i是指-75°和75°之間的步距為1°的整數(shù)值角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的雙碼盤檢測(cè)經(jīng)緯儀高度軸軸端偏擺的方法，其特征在于 所述觀測(cè)待測(cè)星體時(shí)高度軸東端相對(duì)于西端在南北方向上的偏擺量為I1Sinr' ( A 0 AC1+ A 0 AC2)/2,式中I1為一號(hào)碼盤的半徑； 所述觀測(cè)待測(cè)星體時(shí)高度軸東端相對(duì)于西端在向上的偏擺量為I2Sinl" ( A 0 BD1-A 0BD2)/2，式中I2為二號(hào)碼盤的半徑。
全文摘要
雙碼盤檢測(cè)經(jīng)緯儀高度軸軸端偏擺的方法，屬于天文技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有測(cè)量經(jīng)緯儀高度軸偏擺的軸準(zhǔn)直儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理周期長(zhǎng)的問(wèn)題，包括以下步驟步驟1，在經(jīng)緯儀的高度軸的兩端，分別設(shè)置一號(hào)碼盤和二號(hào)碼盤，在每支碼盤相應(yīng)的叉臂上分別設(shè)置兩對(duì)呈對(duì)徑正交分布的讀數(shù)頭；步驟2，采集望遠(yuǎn)鏡指向各預(yù)設(shè)天頂距時(shí)，各對(duì)徑讀數(shù)頭的讀數(shù)之差，建立各預(yù)設(shè)天頂距與各對(duì)徑讀數(shù)頭的讀數(shù)之差的回歸模型；步驟3，對(duì)觀測(cè)待測(cè)星體時(shí)高度軸軸端偏擺的實(shí)時(shí)測(cè)算。本發(fā)明方法中的光柵碼盤的測(cè)量結(jié)果是數(shù)字量，因此大大提高了高度軸線擺動(dòng)量測(cè)量的效率，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)定。
文檔編號(hào)G01B11/00GK102853766SQ201210367038
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者楊磊, 程向明, 蘇婕, 陳林飛, 王建成, 李彬華, 冒蔚, 鐵瓊仙 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)