水准仪水平视准线误差(i角)测量不确定度分析

　　0 引言

　　水准仪是借助于仪器提供一条水平视线作为基准，以达到测量平面点之间高差的一类光学仪器。它广泛地用于精密工程水准测量、地震测量、水利测量、建筑及大型机器安装测量等各个领域中，是国民经济建设中不可或缺的标准设备。全国市级计量检测部门大多建立了水准仪的计量检定装置，由于标准建立的方法各异，对水准仪主要技术指标(i角)的测量不确定度分析也有所不同，本文以一种较常见的水准仪检定装置为例，论述了DS3、DSZ3级水准仪的水平视准线误差(i角)测量不确定度的分析过程，以期与同行探讨。

　　1 测量方法

　　依据JJG425-2003水准仪，该标准检定装置以平行光管法检测，在对径的两个平行光管之间安置一精密水准仪，用“互访”的方式建立一条误差小于或等于1″的水平基准线。通过被检水准仪与水平基准线直接比较，获得其水平视准线误差(i角)。

　　2 数学模型

　　式中，i为被检水准仪的i角; L为标准水准光管水平视准线误差; a为被检水准仪望远镜分划板横丝与标准水准平行光管分划板横丝之间的高差，由平行光管分化板上格值测出，a最大取1格; t为标准水准光管的平均格值(已知t=18.6″)。

　　3 方差和传播系数

　　根据公式

　　则得

　　其中:

　　4 标准不确定度分析计算

　　4.1 输入量a的标准不确定度评定

　　输入量a的标准不确定度来源:

　　1) 由被检水准仪望远镜分划板横丝与基准线平行光管分划板横丝高差的测量重复性;

　　2) 由被检水准仪视准线的安平重复性;

　　3) 测量装置受外界干扰，包括震动、温度变化等因素。

　　以上来源合并起来综合评定，通过多次测量得到的测量列，采用A类方法进行。

　　4.1.1 DS3级水准管式水准仪的输入量a的标准不确定度评定

　　将一台DS3水准管式水准仪按照规程要求安置在检定台上，精确整平，照准基准光管，得到i角。然后取下仪器，再重新将水准仪安置在检定台上，重复测量i角。连续测量10次，得到测量列0.2、0.2、0.3、0.2、0.2、0.2、0.2、0.2、0.2、0.3(格)。

　　4.1.2 DSZ3级自动安平水准仪输入量a的标准不确定度评定

　　自动安平水准仪i角测量方法、程序同水准管式水准仪，得到测量列0.1、0.1、0.1、0.1、0.1、0.2、0.1、0.1、0.1、0.1(格)。

　　4.2 输入量t的标准不确定度评定

　　水准平行光管分划板格值分化的均匀性测算出为1.0″，呈均匀分布