[发明专利]建立光学水平准线的自平反向二点互调法

说明书

本发明涉及角计量领域，具体地说，涉及一种建立光学水平准线的互调法。

在测绘，建筑，工程等领域中水准仪是一种广泛应用的测量仪器。在水准仪生产，维修和周期检定、校准中，都要依据光学水平准线对水准仪光轴的水平性进行标定。

建立水平准线的技术基础有二：第一是需要一台“基准自准直光管”，这种光管应具有以下特性：(1)出射光轴方向可以在铅垂面内连续精密微调；(2)调整后能保持出射光轴在铅垂面内高度稳定。第二是有一种将基准自准直光管的出射光轴线调整为水平的方法。

中国专利“精密水准仪综合检验仪”(专利号：92102435·5)提出的“自平自准直光管”是一种适宜于作为基准自准直光管的方案：(1)利用光楔折射实现出射光轴在铅垂面内的微调，使调整平滑稳定。光线经过光楔将发生折射偏转。当绕光管轴线转动光楔时，出射光束的偏向角将随之转动。这样，就改变了出射光轴在铅垂面内的方向：

δ=icosα式中δ为光线在铅垂面内的折射角；i为光楔折射偏转角；α代表光楔方向与铅垂方向的夹角。由于这种光管的“自动安平”特性，可以保持出射光在铅垂面内的方向高度稳定。即如果整个光管体微量倾斜，悬吊机构会补偿这个倾斜，保持出射光轴的铅垂面内的方向不变。但是，因为：(1)自平自准直光管只能保持吊摆组件的重心与悬吊机构转动中心的连线严格铅垂，而由于反射镜两面不平行，以及吊摆组件加工和材料的不均匀，悬吊机构不能保证反射镜反射面严格铅重；(2)分划板十字线中心不能与准直透镜组的后主心绝对重合，因此，自平自准直光管仅仅为建立水平准线提供了一种可供选择的基准光管，而不能保证其出射光轴水平。所述“精密水准仪综合检验仪”专利为其自平自准直光管设计了折射光楔用于调整出射光方向，这本身就说明专利申请人已经认识到该光管出射光轴并不水平，需要调整。事实上，人们仍然使用传统的“三点互调法”调整自平自准直光管出射光轴的水平性，以建立水平准线。

传统“三点互调法”的实施例由“基准自准直光管+精密水准仪+精密准直光管”或“基准自准直光管+自平悬吊反射镜+精密自准直光管”三台仪器组成，其中精密水准仪或自平悬吊反射镜作为调整的中间参考。使用三点互调法不仅要在三台仪器之间互调，而且每轮互调都需要将水准仪或自平悬吊反射镜移入移出和重新整平，使调整费时费事(参见计量检定规程<水准仪>JJG425-94p10中国计量出版社1994)。

本发明的目的是提出一种快速，准确，经济地建立光学水平准线的方法。

本发明的建立光学水准线的自平反向二点互调法，其调整系统仅由“基准自准直光管”和“自平悬吊平行平面反射镜”二台仪器组成。在互调中“自平悬吊平行平面反射镜”作为中间参考，按下列步骤建立光学水平准线：第一步将基准自准直光管和自平悬吊平行平面反射镜放在平台上相对安置，仔细整平自平悬吊平行平面反射镜；第二步从基准自准直光管观测其分划板被自平悬吊平行平面反射镜反射回到基准自准直光管视场的象，调整基准自准直光管出射光方向，使分划板十字刻线与其反射象重合(即自准直)；第三步使自平悬吊平行平面反射镜绕竖直轴转180°，在基准自准直光管视场中读取从自平悬吊平行平面反射镜反射回的十字线象在铅垂方向的倾斜角θ；第四步调整自平悬吊平行平面反射镜吊摆的重心偏置机构，使反射回基准自准直光管的十字线象的倾斜角等于θ/2；第五步调整基准自准直光管出射光方向，使其与自平悬吊平行平面反射镜自准直；最后重复上述第三步至第五步，直到自平悬吊平行平面反射镜转动180°前后均与基准自准直光管自准直(即θ=0)。此时，自平悬吊平行平面反射镜镜面铅直，基准自准直光管出射光水平。移出自平悬吊平行平面反射镜，基准自准直光管出射光轴即形成光学水平准线。

本发明的所述二点互调法，在制造所述平行平面反射镜时放宽平行性指标，然后测量标记反射镜正反两面楔角方位(即最大不平行方位)，以楔角方位成水平将反射镜安装到自平悬吊平行平面反射镜上，以改善两反射面在铅垂方向的不平行性。

本发明公布的自平反向二点互调法具有以下优点：

(1)建立水平准线的方法简单，调整方便，只需基准自准直光管和自平悬吊平行平面反射镜两台仪器互调，且仪器一次安装，不需移入移出和反复整平；

(2)由于只用两台仪器，占用实验室面积比三点互调法小一半；

(3)投资少，只需三点互调法投资的三分之二；

(4)使用同等精度的仪器，建立光学水平准线的不确定度比三点互调法高。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。