用MSA方法校准激光测距仪

　　0引言

　　在建筑测量及房地产验收测量中,经常使用激光测距仪。而令人烦恼的是它们校准问题。虽然可用同类另一台的仪器进行核准,但核准结果总是令人怀疑。我们应用监视与测试装置的MSA(测量系统分析)方法进行核准,旨在作为一种校准方法的补充,来评价激光测距仪可用性,从而使测试准确度更可信。

　　MSA是以统计技术为基础来确定测试过程变差,有别于传统的把计测仪器的测量误差只作为百分比来描述。众所周知,通常评价测试系统时需要确定三个基本问题:(1)计测仪器自身的分辨率;(2)计测仪器统计稳定性;(3)测试系统重复性和再现性。本文工作重点是针对具有±0.5mm分辨率的激光测距仪在统计稳定基础上研究其重复性和再现性,并对测试结果进行深入讨论,来评价激光测距仪可用性。

　　1 MSA方法

　　被测量的数据X是由被测量的基准值(真值)XP和测量误差ε两部分相加而成,即

　　由于X、XP和ε均可看成随机变量。设被测量数据的总方差为σ²T,样本间的方差为σ²S,测量系统方差为σ²m,重复性方差为σ²r及再现性方差为σ²o,则对(1)式求方差得:

　　定义测量系统总变差为TV≡5.15σT,样本间的变差为SV≡5.15σS,测量系统的重复性为RV≡5.15σr及测量系统的再现性为AV≡5.15σo,则对

　　(2)式两端乘以5.15²得:

　　定义(R&R)%≡(R&R)/TV作为评价计测仪器能否被接受和被使用的重要指数。判断标准如下:

　　(1)当(R&R)%<10%时,所使用的计测仪器是完全可接受的。

　　(2)当10%<(R&R)%<30%时,尚可以接受。

　　(3)当(R&R)%>30%时,所使用的计测仪器是不可接受的。

　　评定一个测量系统的R&R最简单方法之一是均值极差法(-x-R法)。本文研究工作主要内容包括数据采集以及分别求出σS,σr及σo的无偏估计σS,σr及σo。

　　2测试方案

　　选择一大教室两平行墙面(两墙垂直距离约7.5米),在一墙面水平方向上选定10个放置激光测距仪的基点,每一基点中围绕中心点上下左右5个位置进行测定两墙间的距离。

　　重复性及再现性测试:挑选3位经培训合格的学生(A,B,C)即k=3,对10个放置激光测距仪的基点的中心位置测定两墙间的距离重复测试4次,共得120个数据并做记录,然后按预定步骤对数据进行处理。

　　基点间均匀性测试:由上述三位学生应用5点法对每一基点测试并记录,求出每一位测试者所得到的极差,再从三人结果中挑选最大的极差来确定基点之间的变差。