平行度误差与虚拟基线场的构建

　　1 虚拟基线场

　　虚拟基线场是利用两平面反射镜间多次反射的原理,来拉长光路在空间中的传播距离,在较短的长度上虚拟出0~1000m间不同标准距离,用以检定光电测距仪及全站型电子速测仪(以下统称被检仪器)的一种装置。可在室内相距33.5m左右的两处安装平面反射镜,使两镜面相对而立,并通过当今可行的调节手段(如多齿分度台)控制其平行度在几角秒以内;用当今可行的检测手段(如双频激光干涉)准确地标定其间的距离。经过如此处理后的两块平面镜就形成了虚拟基线场的主体。它所虚拟的标准长度由公式(1)所确定。

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

　　检定时用被检仪器的读数与该计算值逐一对照,即能求出加常数、乘常数等指标。

　　2 平行度误差问题

　　由于两镜面不可能安装得绝对理想,所以两镜面间必定存在着平行度误差,从而将引入基线误差和导致光路偏移。但是这种影响并不会制约虚拟基线场的建造,下面通过分析探讨并予以证明之。

　　2.1 入射光与反射光夹角

　　我们知道,入射角等于反射角。入射光方向不变的情况下,反射平面转动一个角度A后,反射光将沿相同的方向转动该角度的两倍,即

　　式中:δ为反射光转动的角度。

　　在虚拟基线场中,为了能在33.5m长的空间里虚拟出大于1000m的/标准长度0。光线在两反射镜面间将反射29次,那么实际的出射光相对于理想的出射光偏离了多少角度呢?假定两反射平面的平行度可以调整到A,且假设A面在理想位置,则这时相当于B面相对于理想位置转动了α角,如图1所示。

　　图1中,虚线代表理想状况下光线的行进方向,实线代表实际光路,光线由α面所在的一端向B面发射,入射角为i。第一次是经过B面反射,反射光将偏离理想反射光2α;第二次是经α面反射,反射光偏离理想反射光仍是2α;第三次又经B面反射,其后反射光偏离理想反射光的角度为4α;第四次又是经α面反射,反射光偏离理想反射光还是4α。继续在AB间反射下去,每在B面上反射一次,角偏移便增加2α。因此,光线经n-1次反射后,反射光与理想反射光的夹角按(3)式的规律变化,即

　　式中:φ为反射光与理想反射光的夹角; n=N+1, N为反射次数;α为平行度误差。

　　根据经验,可以将A调至不大于4'',而最后一次反射是第29次,即n=30。

　　由公式(3)计算可得

　　2.2 Φ角引入的长度误差及光线(横向)偏差