建立室内虚拟长度基线场的可行性探讨

　　0　引言

　　所谓的长度基线场是指检定光电测距仪(下称测距仪)及全站型电子速测仪(下称全站仪)的测距部分的大长度标准。根据JJG 703-2003光电测距仪检定规程的要求,检定短程及中程光电测距仪的“加常数”、“乘常数”及“测距综合标准差”等重要项目,需要在室外长度基线场上进行。基线场的建立要求在能通视的、平坦的、长度大于1000 m的地面上选择位于同一直线上的7点处挖坑埋桩,再在桩上埋钉布点,然后由国家授权的技术部门用基线尺对点间距离进行标定。检定时由被检仪器的测距示值与此7点组合成21段标准长度进行比较,以检定测距综合标准差等项目。然而建立一条长度基线场并非易事,地理位置难以寻找,标准难以维护等诸多问题大大制约了计量检测工作的开展。

　　特别是在全站仪正逐步取代传统经纬仪,室外检定迅速增加的今天,这种制约更加突出。

　　笔者大胆而周详地提出一个解决方案:利用平面反射镜多次反射来拉长空间距离以虚拟基线长度,把外检工作全部移入室内。本文对此方案的可行性进行了探讨和论证。

　　1　基本设想

　　在室内温度稳定且相距33.5 m左右的两处仿室外建场方式建两个水泥墩,在水泥墩上安装机械构件,在机械构件上再安装平面反射镜,使两镜面相对而立,并通过调节机械构件使它们平行。在两平面镜之一端,架设被检仪器,调整仪器光轴大致水平,并按要求调好对另一端平面镜的水平入射角,使仪器发出的光束在两平面镜间来回反射数次后到达设在仪器同端或异端的角锥反射棱镜(以下简称棱镜)处,然后经该棱镜反射沿原路返回仪器,如图1所示。这样,仪器到棱镜间的距离被“放大”了,而且,不同的水平入射角将虚拟不同的“标准”长度。它们之间有如下关系

式中:DN为N次反射所虚拟的“标准”长度;N为反射次数;L为两平面镜间的水平距离;α为仪器光轴对平面镜的水平入射角。

　　N是设计数据,即要虚拟某一“标准”长度,可根据设计需要人为选取某一数值。L是标定数据,可根据设计选取初值,最后由标准器测得。α可由(2)式求得

式中:B为仪器中心到棱镜中心的水平距离,也是由设计给出并被测准的。

　　2　技术难题

　　要使基本设想具有可行性,笔者认为只需解决如下的关键性的技术难题。

　　1)平面镜多次反射后,光能量的损失问题

　　在33.5 m距离上,虚拟略大于1000 m的“标准”长度,反射次数N=29。实际工作时光经仪器发出到达棱镜后还要返回仪器,因此在两平面镜间的反射次数为58。据有关资料介绍[1],在玻璃基片上镀17层ZnS-MgF2膜系的反射面对于红外波段的反射率为99.97%,反射损失为