角度量的动态测量

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全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范

全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范CH/T2009-2010是中华人民共和国测绘行业标准，它规范了全球定位系统实时动态测量（RTK）技术的应用。

该标准于2010年3月31日发布，自2010年5月1日起开始实施，由XXX发布。

该标准包含以下内容：1.总则：介绍了该标准的背景、适用范围、术语和定义。

2.技术要求：详细说明了RTK测量的技术要求，包括测量设备、数据处理、控制点、测量方法等方面。

3.测量精度：规定了RTK测量的精度要求，包括水平精度、垂直精度和时间精度等方面。

4.数据处理：详细介绍了RTK测量数据的处理方法，包括数据采集、数据传输、数据处理和数据输出等方面。

5.报告和记录：规定了RTK测量报告和记录的内容和格式要求。

6.质量保证：介绍了RTK测量质量保证的方法和要求。

该标准的发布和实施，对于推动我国测绘行业的发展具有重要的意义。

同时，该标准的制定也为RTK测量技术的应用提供了规范和指导，有助于提高测量精度和工作效率，促进了测绘技术的进步和发展。

本标准旨在规范RTK控制测量和地形测量的技术要求、测量方法和数据处理，以保证测量成果的精度和可靠性。

本标准适用于RTK控制测量和地形测量的测量单位和测绘单位。

范围本标准规定了RTK控制测量和地形测量的技术要求、测量方法和数据处理，包括坐标系统、高程系统和时间系统的规定，以及仪器设备的要求和资料提交和成果验收的要求。

规范性引用文件本标准中涉及以下文件，引用时必须注明文件名称、编号、年份或日期（包括所有修订单）：GB/T -2018 《测量数据质量评定》GB/T -2018 《测量数据处理规范》术语和定义本标准中使用的术语和定义参照GB/T -2018《测量数据质量评定》和GB/T -2018《测量数据处理规范》。

坐标系统、高程系统和时间系统RTK控制测量和地形测量应采用XXX规定的坐标系统、高程系统和时间系统，以确保测量数据的一致性和可比性。

动态角度误差补偿技术

动态角度误差补偿技术
动态角度误差补偿技术是一种在测量和控制系统中应用的技术，旨在减小或消除因机械结构、温度变化、传感器漂移等因素引起的角度误差。

这种技术在工业自动化、机器人、航空航天、精密仪器等领域具有重要的应用价值。

动态角度误差补偿技术的核心思想是实时测量系统的角度误差，并将其反馈到控制系统，根据测量结果计算出相应的误差补偿值，对原始测量信号进行修正。

以下是一些常见的动态角度误差补偿方法：
1. 传感器测量误差补偿：通过高精度的传感器（如激光测距仪、角度传感器等）实时测量系统的角度误差，并将其反馈给控制系统进行修正。

2. 模型预测控制：建立系统的动态模型，通过对模型参数进行实时更新，预测未来的角度误差，并提前进行补偿。

3. 机器学习：利用机器学习算法（如神经网络、支持向量机等）对系统的角度误差进行建模，实现对误差的预测和补偿。

4. 基于遗传算法的误差补偿：通过遗传算法优化补偿参数，从而实现对角度误差的补偿。

5. 主动控制：通过执行器（如电机、伺服系统等）对系统进行实时调整，以减小或消除角度误差。

在实际应用中，可以根据系统的具体需求和条件选择合适的动态角度误差补偿技术。

例如，在工业自动化领域，机器人误差补偿技术可以应用于汽车制造、电子产品组装等生产线，确保产品的高质量。

在航空航天领域，动态角度误差补偿技术可以应用于卫星姿态控制、飞行器导航等关键任务，提高系统的稳定性和精度。

总之，动态角度误差补偿技术在各个领域具有广泛的应用前景，随着科技的发展，这种技术将不断完善和提高，为各类测量和控制系统提供更加精确和可靠的支持。

经纬仪原理及角度测量方法

经纬仪原理及⾓度测量⽅法经纬仪原理及⾓度测量⽅法经纬仪原理及⾓度测量⽅法内容：理解⽔平⾓、竖直⾓测量的基本原理；掌握光学经纬仪的基本构造、操作与读数⽅法；⽔平⾓测量的测回法和⽅向观测法；掌握竖盘的基本构造及竖直⾓的观测、计算⽅法；掌握光学经纬仪的检验与校正⽅法；了解⽔平⾓测量误差来源及其减弱措施及电⼦经纬仪的测⾓原理及操作⽅法。

重点：光学经纬仪的使⽤⽅法；⽔平⾓测回法测量⽅法；竖直⾓测量⽅法；难点：光学经纬仪的检验与校正。

§ 3.1 ⾓度测量原理⾓度测量(angular observation) 包括⽔平⾓(horizontal angle) 测量和竖直⾓(vertical angle) 测量。

⼀、⽔平⾓定义从⼀点出发的两空间直线在⽔平⾯上投影的夹⾓即⼆⾯⾓，称为⽔平⾓。

其范围：顺时针0°～360°。

⼆、竖直⾓定义在同⼀竖直⾯内，⽬标视线与⽔平线的夹⾓，称为竖直⾓。

其范围在0°～±90°之间。

如图当视线位于⽔平线之上，竖直⾓为正，称为仰⾓；反之当视线位于⽔平线之下，竖直⾓为负，称为俯⾓。

§ 3.2 光学经纬仪（optical theodolite ）经纬仪是测量⾓度的仪器。

按其精度分，有DJ6 、DJ2 两种。

表⽰⼀测回⽅向观测中误差分别为6"、2"。

⼀、DJ6 光学经纬仪的构造DJ6 光学经纬仪图1、照准部(alidade)2、⽔平度盘(horizontal circle)3、基座(tribrach)⼆、J6的读数⽅法1、J6 经纬仪采⽤“分微尺测微器读数法”，分微尺的分划值为1ˊ，估读到获0.1ˊ( 即：6") 。

如图，⽔平度盘读数为：73°04ˊ24"。

2、“ H ”——⽔平度盘读数，“ V ”——竖直度盘读数。

三、J2 光学经纬仪的构造如图与J6 相⽐，增加了：1、测微轮——⽤于读数时，对径分划线影像符合。

如何进行静态测量和动态测量

如何进行静态测量和动态测量静态测量和动态测量是工程领域中非常重要的两个概念。

静态测量主要用于测量物体或系统在静止状态下的属性，而动态测量则是指在运动状态下的测量。

无论是静态测量还是动态测量，它们在工程设计、制造和维护中都起着至关重要的作用。

本文将探讨如何进行静态测量和动态测量，并介绍一些相关的方法和设备。

一、静态测量1、概述静态测量是指对物体或系统在静止状态下进行测量的过程。

静态测量可以用于测量各种属性，如长度、温度、重量、压力等。

它广泛应用于工程设计、制造和质量控制等领域。

2、测量方法静态测量可以使用多种方法进行。

其中一种常见的方法是直接测量，即通过直接观察和测量物体的属性来获取数据。

例如，使用尺子或卷尺可以准确测量物体的长度。

另一种方法是间接测量，即通过测量物体引起的其他物理量变化来推断其属性。

例如，使用压力传感器测量物体所受的压力，再根据物体的形状和材料属性，计算出其重量。

3、常用设备在静态测量中，常用的设备包括各种测量工具和仪器。

例如，尺子、卷尺、量角器可用于测量长度和角度；温度计、热电偶可用于测量温度；天平、砝码可用于测量重量；压力传感器、压力表可用于测量压力。

二、动态测量1、概述动态测量是指在物体或系统运动状态下进行测量的过程。

与静态测量相比，动态测量需要考虑运动的快速变化和不确定性，因此更加复杂和挑战性。

2、测量方法在动态测量中，常用的方法包括基于传感器的直接测量和基于图像处理的间接测量。

基于传感器的直接测量是利用加速度计、力传感器等设备，直接测量物体的运动状态。

例如，在汽车碰撞测试中，加速度计可以测量车身的加速度，从而了解撞击时车身的变形情况。

基于图像处理的间接测量是通过分析物体在连续图像上的位置和形态变化来推断其动态属性。

例如，使用高速摄像机拍摄运动的自行车车轮，通过分析车轮在连续图像上的位置变化，可以计算出车轮的转速。

3、常用设备在动态测量中，常用的设备包括加速度计、力传感器、高速摄像机等。

高精度动态测角仪

机械式测角技术是研究最早的测角技术之
一
，
它主要以多齿分度盘为代表。多齿分度盘的
雏形出现在２０世纪３０年代，作为一个完整的圆分度器件，是由美国ＡＡＧｇ公司研制并于．．ａｅ１６年获得专利，９０当时其分度达士． ” ０５．由于多２齿分度盘的齿数不能无限增加，因此细分受到限制。解决的办法是把两组或多组多齿分度盘
维普资讯
文章编号，１７—７５２０）８０３－６２８８（０６０—０３０６
高精度动态测角仪
陈秋霞
（中国科学院上海技术物理研究所，上海２０８）００３
摘要ｔ本文简要介绍了当前工业上的各种角度测量技术并分析了它们的优缺点，同时详细介绍了ＣＤ的动态测角原理。Ｃ
对极等，相应的切距为２、１、４３。。０、０。它
理来测量角度，主要是利用各种参数进行分度测角．电磁分度技术大量应用于进一步细分，使仪器的分度和测量范围扩大，辨率提高，分使用
的极对数可以做得很多，随着极数的增加，精度相应会提高．但是，在一定的直径下，对数过极多，导致过小的极距，从而带来加工工艺上的若
个分支，各种测量手段的综合运用使测量准确
度达到了很高的水平。角度测量技术可以分为静态测量和动态测量两种，由于某些静态测量技术仍然是动态测量的基础，且大多数动态测角技术都能实现静态测量，因此有必要对几种

使用测绘技术进行角度测量的步骤

使用测绘技术进行角度测量的步骤角度测量作为测绘技术中重要的一项内容，在各个领域都扮演着重要的角色。

无论是建筑设计，还是地质勘探，或者是机械加工，都需要准确地测量和确定各个角度。

本文将介绍使用测绘技术进行角度测量的一般步骤。

首先，进行角度测量前，需要准备好相应的测量工具。

常见的角度测量工具有：测角仪、全站仪、经纬仪等。

根据实际需要选择合适的工具。

在选择测量工具时，需要注意其测量精度和适用范围，以确保测量结果的准确性。

接下来，确定测量的目标。

角度测量的目标有很多种，比如测量两个建筑物之间的夹角、机械零件的角度等。

确定目标后，需根据实际情况选择合适的测量方法。

一种常见的测量方法是平面角度测量。

在测量平面角度时，首先需要选取一个参考线，一般选择水平线或者垂直线作为参考。

然后，用测角仪等工具测量出目标线和参考线之间的夹角。

在测量过程中，需要注意保持测量工具的水平或垂直。

另一种常见的测量方法是空间角度测量。

空间角度测量较为复杂，一般需要使用全站仪等高级仪器。

在进行空间角度测量时，首先需要选取三个或更多个测站，测量这些测站之间的夹角和方位角。

夹角是指两条线之间的角度，而方位角是指线相对于参考方向的角度。

通过测量多组夹角和方位角，可以确定目标点在三维空间中的位置。

进行角度测量时，还需要注意如下几个方面。

首先，为了提高测量精度，需要进行反复观测，并取多次测量的平均值。

其次，需注意测量时的环境条件，比如避免强烈的阳光直射、潮湿的天气等可能影响测量精度的因素。

再次，需要合理安排测量路线和测站位置，以确保能够顺利观测到目标点。

最后，在测量结果处理时，需要进行误差校正和数据处理，以提高测量结果的准确性。

总之，角度测量是测绘技术中重要的内容之一。

在进行角度测量前，需要选择合适的测量工具，并确定测量目标和方法。

在实际测量过程中，需要注意测量精度、环境条件、测量路线和测站位置等因素。

通过合理的测量步骤和精确的数据处理，可以得到准确的角度测量结果，从而更好地满足各个领域的测量需求。

三自由度动态角度实时测量系统

结果表明，测量范围为± 。ｌ，响应频率为４Ｈ，静态测试Ｒ误差为Ｏ５，动态测试ＲｋｚＭＳ．３ＭＳ误差
为Ｏ３，系统已成功应用于某型号仪器半实物仿真实验中，并取得了满意的结果．６
关键词：激光自准直；位敏探测器；角度测量；动态测量中图分类号：Ｔ７１Ｈ４．２文献标识码：Ａ
结构一般较为复杂，在应用方式、现场的可用性、动态性和经济性方面都存在着不足。而采用激光自准直
测量原理，利用激光本身方向性好的特点，以激光光强分布中心作为基准直线，采用ＣＤ、四象限光电池Ｃ
或ＰＤＰｓｉｎＳｎｉｖｅｅｔｒ作为光电位置探测器，可以较好地实现角度的静态和动态测量。Ｓ（ｏｉｏｅｓｉｅｔｃ）ｔｔＤｏ然而在现有的文献报道中［４采用激光自准直测量原理研制的角度测量系统大多动态响应频率低，３１－，通
（ｃｏｌｆｎｔｍｎｉｃｎｐｏｅｃｏｉｎｉｅｒｇＳｈｏｌｓｕｅｔｃｎｅｄＯｔ—ｌｔｎｓｇｎｅｉ，ｏｒＳｅａｅｒｃＥｎ
ＢｉａｇＵｉｒｉ，ｅｉ００３ＣｉａｅｎｎｖｓｙＢＵｎ１０８，ｈｎ）ｈｅｔｇ
Ｄｙｍｉｎｇｅｒａ－ｉｅｍｅｓｉｇｓｓｅｗｉｈｔｒｅｄｅｒｅｆｒｅｍｎａｃａｌｅｌｔｍａｕｒｎｙｔｍｔｈｅｇｅｓｏｅｄｏｆＳＮＨｏｇｙｎＨＡａｇｕＨＡＧ．ｎ－ａ，ＺＮＧＧｕｎ￣ｎ

角运动测量及校准方法

doi:10.11823∕j.issn.1674-5795.2021.02.08角运动测量及校准方法彭军(航空工业北京长城计量测试技术研究所,北京100095)摘㊀要:角运动测量在旋转机械㊁飞行器㊁舰船㊁车辆㊁机器人等领域应用非常广泛㊂本文介绍各类角运动测量仪器的基本原理与应用领域,阐述了角运动参数计量技术现状及发展趋势,重点介绍了角运动参数动态校准方法,并指明了以量子陀螺为代表的新一代角运动参数测量技术成为国家战略关键技术后需要研究的问题㊂关键词:角运动;测量;校准中图分类号:TB922㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1674-5795(2021)02-0073-08Angular Motion Measurment and Calibration MethodPENG Jun(Changcheng Institute of Metrology&Measurement,Beijing100095,China)Abstract:Angular motion measurement is widely used in rotating machinery,aircraft,ship,vehicle,robot and so on.This paper intro-duces the basic principle and application field of angular motion measuring instruments,expounds the present situation and development of angu-lar motion parameter measurement technology,and emphatically introduces the dynamic calibration method of angular motion parameters.Key words:angular motion;measurement;calibration0㊀引言刚体的运动有平移和定轴转动两种基本形式㊂描述平移运动的主要物理参数有位移㊁速度和加速度;描述定轴转动的主要物理参数有转角㊁角速度和角加速度㊂当描述一个物体在某空间的运动时,可将其运动分解为其质心沿空间坐标系3个轴的平移运动和绕3个坐标轴的定轴转动㊂各类旋转机械的转动㊁地球的自转,飞行器的航向㊁俯仰和横滚运动,车辆运动过程中急速转弯,舰船行驶过程中受巨浪的拍打而引起的俯仰及横向角度变化㊁机器人各关节的运动等,都可以用角运动量进行表征㊂作为一种常见的运动方式,角运动可分为匀速和非匀速两类:其中,非匀速角运动的角速度随时间变化,也称为动态角运动㊂近年来,动态角运动量测量的需求不断增加,例如:在飞行控制中,对惯导系统动态特性要求不断提高;在发动机和机器人领域的瞬态转动量测量需求也在增加㊂动态角运动测量技术迅速普及,角加速度计已经用于飞行器和汽车的控制系统㊂线运动计量技术发展的较早,也更为成熟㊂线运动计量是为了解决位移㊁速度㊁加速度的溯源问题,从激励信号类型可以分为振动(稳态)和冲击(瞬态)两类,从量值溯源途径可以分为绝对法(一次法)和比较法(二次法)两类㊂目前,国际标准化组织(ISO)已经制订了比较完备的线振动和冲击校准领域的国际标准,包括采用激光干涉法进行振动和冲击绝对法校准,振动㊁冲击比较法校准等㊂角运动计量是为了解决角位移㊁角速度㊁角加速度的溯源问题,总体而言,国际角运动的计量体系尚不完善[1]㊂1㊀典型角运动参数测量仪器1.1㊀光栅测角仪(角度编码器)典型的光栅测角仪采用圆光栅或柱面光栅测量角度㊂它们的基本结构是将光栅刻划在圆盘或圆柱体上㊂光栅是由大量等宽等间距的平行狭缝构成,高精度测角光栅在360ʎ均布着数万甚至数十万根刻线㊂光电读数头用于对光栅角位移进行检测,主要由副光栅㊁光源㊁光电转换器件组成㊂副光栅的刻线间距与主光栅相同,光栅旋转时光电读数头利用主副光栅相对运动产生的莫尔条纹明暗变化测量角度参量的变化㊂1997年,德国研制出世界上测角精度最高的光栅,它的分辨力为0.01ᵡ,测角误差为0.036ᵡ㊂此后Hei-denhain制造出光栅数字测角转台,圆光栅尺寸可达ϕ400mm,栅线数可达162000条,系统误差在ʃ0.15ᵡ范围内㊂圆光栅广泛应用于机器人㊁数控机床㊁航空航天等领域㊂德国的Opton和Heidenhain㊁英国的Ren-ishaw㊁美国的Itek,Micro-E和GRI主要生产各类圆光栅编码器㊂圆光栅既可用于高准确度角位移测量,也可用于动态角运动量测量㊂1.2㊀转速测量仪转速测量仪最简单的方式是利用敏感器件在旋转运动过程中每周产生一个脉冲,通过测两个脉冲间的时间间隔计算转速㊂敏感器件包括光电式㊁磁电式㊁电感电容式等㊂利用多齿或多标记细分法可以在每周产生多个脉冲,实现对转速的细分测量,但其细分数有限,瞬时转速的时间分辨力低,不能满足动态测量需要㊂转动量测量还常采用测速发电机法,这种方法利用电磁感应原理,其输出电压与转速成正比,缺点是进行动态测量频响范围窄㊁准确度低㊂上述方法主要用于匀速转速测量㊂1.3㊀扭振测量仪扭振亦即扭转振动,是结构动力学行为的表现形式之一,一般与其他振动载荷同时出现㊂扭振会对结构施加额外载荷(振动力矩及其伴随应力),会引起结构疲劳㊁振动㊁噪声㊁舒适性等方面的问题㊂扭振的主要表征参数包括扭转角度㊁角速度㊁角加速度以及动态扭矩等㊂扭振测试仪广泛应用于舰船㊁航空发动机㊁车辆㊁机器人等领域,是监测㊁检验装备旋转㊁扭振是否符合设计要求㊁判断设备健康状态㊁预测装备零部件寿命的重要手段之一㊂高端扭振测试仪具有全面的扭转运动学和扭转动力学分析功能㊂作为第一代扭振测试仪的典型代表盖格尔扭振测量仪为全机械结构,通过模仿惯性速度传感器测量实现扭振拾取和记录㊂HBM以及ONOSOKKI则直接通过高采样率㊁高准确度㊁具有扭转波动测量功能的系列化扭矩传感器实现扭矩的测量㊂B&K TAC15使用线性加速度计拾取扭振信号,来适应扭振的现场测量需求㊂德国Polytec公司采用OFV400激光探头以及OFV4000控制器实现物体扭转和角运动的测量㊂其基本原理是激光干涉仪发出两束测量光束,其距离固定㊁平行且已知㊂通过两束光测量物体表面两点的线速度,根据两速度的差值与光束的距离之间的关系可计算出被测物体的角速度,从而实现旋转轴角运动参数的非接触测量㊂1.4㊀陀螺仪陀螺仪用于角速度的测量㊂惯性导航系统主要由陀螺和加速度计组成,因其自主性高㊁隐蔽性好㊁抗干扰能力强㊁全天候㊁全时空等诸多优点被广泛应用于航空㊁航天㊁航海和陆地机动等领域㊂现代军事装备离不开惯性导航系统㊂潜艇在水下长时间航行,飞行器在空间的稳定㊁摄影测绘㊁姿态调整,武装直升机等武器系统的瞄准线和射击线的稳定等都需要通过惯性测量系统实现㊂惯性导航系统具有初始对准时间长㊁其自身漂移导致误差积累等缺点,一度被卫星导航系统所压制㊂随着国际形势的风云变幻,卫星导航系统在安全性㊁可靠性等方面的缺点逐渐显现,很难保证武器装备在战时的可靠性甚至可用性,惯性导航系统在军事领域不可替代的地位更加凸显㊂陀螺仪是惯性导航系统的核心部件,其性能直接决定了惯性导航系统的准确度㊂陀螺仪的发展经历了从以牛顿经典力学为理论基础的转子陀螺仪到三浮陀螺仪,再到以Sagnac(萨格纳克)效应为基础的激光陀螺㊁光纤陀螺,工作原理和性能指标不断进步㊂目前,传统陀螺准确度最高的是静电陀螺(ESG),其零偏稳定性在10-6~5ˑ10-4ʎ/h范围内;中高精度零偏稳定性在5ˑ10-4~10-1ʎ/h范围内,包括激光陀螺(RLG)和光纤陀螺(FOG)等㊂光纤陀螺发展很快,霍尼韦尔公司研制的干涉型光纤陀螺(IFOG)零偏稳定性优于1ˑ10-4ʎ/h,角度随机游走5ˑ10-5ʎ/h1/2[2]㊂受到原理限制,传统陀螺仪很难兼顾高准确度和小体积,其漂移所带来的误差累积也限制了它的应用㊂半球谐振陀螺(Hemispherical Resonance Gyroscope, HRG)是一种利用半球壳唇缘的径向振动驻波进动效应来敏感基座旋转的新型固态谐振陀螺,是目前准确度最高的固体振动陀螺,具有无高速转子和活动部件㊁启动时间短㊁漂移小㊁过载能力强㊁频带宽㊁耐辐射以及体积小㊁重量轻㊁功耗低㊁寿命长㊁适应复杂环境等优点,特别适合在空间飞行器上使用㊂美国是最早研究HRG的国家,诺斯罗普㊃格鲁门公司的HRG 成功应用于MX洲际导弹;Delco公司为美国国家航空航天局的哈勃望远镜设计的Hubble HRG测量误差为0.00008ʎ/h㊂2018年法国赛峰公司的半球谐振陀螺角度随机游走达到0.0002ʎ/h1/2,标度因数稳定性为0.1ˑ10-5(有效值),零偏稳定性为0.0001ʎ/h㊂HRG 产品在航天领域应用最多,涉及天基预警㊁对地观测㊁深空探测等㊂微半球谐振陀螺是半球谐振陀螺小型化的产物,也是半球谐振陀螺的发展方向㊂随着现代物理学的发展,原子冷却㊁原子操控㊁激光等技术飞速进步,诞生了以原子物理和量子力学为理论基础的新型陀螺仪:量子陀螺[3-4]㊂量子陀螺以碱金属原子㊁电子和惰性气体原子等为工作介质,具有体积较小和超高准确度等优点,在惯性导航㊁姿态控制等领域表现出巨大的潜力,一经问世便成为国内外的研究热点㊂量子陀螺仪可分为自旋式和干涉式两大类,自旋式包括核磁共振陀螺仪(NMRG)㊁无自旋交换驰豫陀螺仪(SERF)和金刚石NV色心陀螺仪;干涉式主要为原子干涉陀螺仪(AIG)㊂上述的四种量子陀螺仪中,发展最为成熟的是核磁共振陀螺仪,其准确度高㊁体积小,具有芯片化的前景,美国在二十世纪70年代已开展相关技术研究㊂在美国国防部高级研究计划局(DARPA)对微小型㊁高准确度陀螺的需求牵引下,诺斯罗普㊃格鲁门公司近年来取得了积极的进展,研制的陀螺样机零偏稳定性为0.02ʎ/h,标度因数稳定性为5ˑ10-6,在此基础上,该公司拟实现零偏稳定性为1ˑ10-4ʎ/h㊁标度因数稳定性为1ˑ10-6的惯性测量单元㊂航天科工集团33所自主研制出核磁共振陀螺原理样机,使我国成为全球为数不多的掌握这项技术的国家之一㊂SERF陀螺的研究起步稍晚,2011年,普林斯顿大学的第二代SERF研究装置实现了零偏稳定性0.0005ʎ/h㊂北京航空航天大学㊁北京航天控制仪器研究所等单位也在开展SERF陀螺的研究㊂金刚石NV色心陀螺仪利用氮空位中的核自旋或者电子自旋结构和多种荧光辐射体系引起的微弱自旋信息来敏感载体转动信息,近年来进展较慢㊂原子干涉陀螺仪理论上具有超高准确度,零偏稳定性可以达到10-10ʎ/h,但研究起步较晚㊁技术难度大㊂近年来美国斯坦福大学㊁法国巴黎天文台㊁德国汉诺威大学等均开展了原子干涉陀螺仪研究㊂法国巴黎天文台首次实现采用冷原子干涉进行三个方向的加速度以及三个方向的角速度测量㊂国内中科院武汉物数所㊁清华大学和北京航天控制仪器研究所等单位也在开展原子干涉陀螺仪研究㊂全球卫星导航系统(GPS)存在易受干扰㊁欺骗及在某些环境下不可用等缺陷,美国一直在寻求GPS替补方案,以打破对其高度依赖㊂由于量子导航系统具有准确度高㊁抗干扰能力强等特性,具有不依赖于GPS实现自主定位的潜力㊂DARPA布局开展定位㊁导航和授时(PNT)相关技术研究,包括适应型导航系统(ANS)㊁微小型化PNT(Micro-PNT)㊁量子辅助感测和读出(QuASAR)㊁超快激光科学与工程项目(PULSE)以及对抗环境下时空和方向信息(STOIC)等㊂未来有望实现不依赖于GPS,可以达到GPS系统定位准确度的微型化量子惯性导航与定位系统㊂1.5㊀角加速度计角加速度计采用不同的工作原理,获得与角加速度成比例的电信号,目前主要有液环式㊁压阻式和压电式角加速度计㊂分子型液环式角加速度计利用液体双层理论来敏感输入轴方向的角加速度,并输出与该角加速度信号成正比的电信号,它主要由液环及放大器组成㊂液环内的工作液体作为惯性质量相对于转换器运动时,液体的流动转移转换器液体界面处的电荷,由于 Quincke 效应,液体的惯性运动直接转换为与角加速度相对应的电信号㊂压阻式角加速计中,硅谐振梁式角加速度计是通过对位于硅谐振梁上压敏电阻的阻值变化测量角加速度值㊂当角加速度产生时,压敏电阻阻值的变化与加载在谐振梁上的力成比例㊂压电式角加速度计其压电陶瓷会在垂直于轴的环向产生一个与角加速度成比例的电荷㊂角加速度计可用于惯导系统中,角加速度信息与惯性导航装置所采集的其它信息相互结合,可以使得系统的动力学系数辨识和制导控制一体化设计成为可能;同时,由于角加速度信息在相位上超前于角速度反馈,因此引入角加速度信息的反馈可以提升飞行器/水下航行器抗未知瞬发干扰的能力㊂2㊀角运动参数计量标准角运动参数可分为静态参数和动态参数㊂静态参数主要有角位置和匀速旋转运动的转速,其中低转速的发生装置主要为速率转台,主要用于陀螺和惯导系统的测试与校准;动态参数是指随时间变化的量,主要有动态角速度和动态角加速度,主要发生装置有角振动台㊁摇摆台㊁角冲击台㊁突停台㊁仿真转台等㊂2.1㊀角位置计量标准角位置计量标准主要有多齿分度台㊁位置转台或棱体及光电自准直仪组成的测角系统等,可实现对角度分度及角位置定位的计量测试㊂多齿分度台是检测角度的一种精密仪器,主要由两个具有相同外径㊁齿形㊁齿距的端面齿盘组成的精密角度测量工具,它的检测角度基数为360ʎ/n,n为一周的齿数,常用的有360齿㊁391齿和720齿等,最大分度误差为0.2ᵡ~0.5ᵡ㊂位置转台主要由台体㊁控制系统㊁角度测量系统㊁控制计算机等组成㊂目前高准确度位置转台的角位置定位误差小于1ᵡ㊂按转台的轴数可分为单轴㊁双轴和三轴转台㊂在三轴转台上校准惯性系统,一次安装即可完成航向角㊁俯仰角和横滚角的校准㊂对陀螺进行校准时,利用三轴转台提供的精确姿态信息,以地球的重力加速度和自转角速度作为输入量,将转台按照设定的轨迹转动到不同的位置,通过观测陀螺的输出,根据已经建立的数学模型,对陀螺标定因数进行校准,一般有八位置法和十六位置法㊂棱体及光电自准直仪组成的测角系统则可以对角度发生装置进行测量与校准,棱体常见的有23面棱体和24面棱体,分度误差小于1ᵡ,光电自准值仪则在小角度范围内误差小于0.1ᵡ㊂2.2㊀转速计量标准速率转台是陀螺和惯导系统在设计㊁研制㊁生产过程中常用的计量标准之一㊂按其转轴的数目分有单轴㊁双轴㊁三轴㊂速率转台对陀螺校准是根据转台提供的一系列标准角速度,与陀螺的输出进行比较,由陀螺的误差模型,得到其标度因数(灵敏度)和安装误差角㊂常用的速率转台的范围为0.0001~1000ʎ/s,角速率准确度和稳定性为5ˑ10-5(360ʎ角度间隔)㊂可以满足机械陀螺仪和微机械陀螺仪的计量测试需求㊂俄罗斯全俄门捷列夫计量科学研究院(VNIM)建立的角速度标准角速度范围为0.00006~600ʎ/s,角速误差为1ˑ10-5㊂航空工业计量所建有低转速计量标准[5-6]如图1所示,超低速转速标准转台采用气浮轴系支撑,分体式力矩电机驱动,高准确度光栅测角系统反馈控制,实现速率范围0.00001~1000ʎ/s,角速率准确度和稳定性优于2ˑ10-6(360ʎ角度间隔)㊂图1㊀超低速转速标准台2.3㊀动态角运动计量标准对角运动量的动态计量需求主要有:陀螺或惯导系统产品的幅频特性㊁相频特性㊁带宽㊁启动时间延迟等,主要的工作计量标准有角振动台㊁仿真转台㊁突停台等㊂ISO制定的角运动标准有ISO16063-152006‘Methods for the calibration of vibration and shock transducers Part15:Primary angular vibration calibra-tion by laser interferometry“㊂我国的动态角运动计量技术规范有GB/T20485.15-2010/ISO16063-15:2006‘振动与冲击传感器校准方法第15部分激光干涉法角振动绝对校准“,GJB/J6205-2008‘角振动传感器校准规范“㊁JJF1453-2014‘角运动传感器(角冲击法)校准校准规范“㊁JJG(军工)184-2019‘标准角振动传感器“㊂以下简要介绍各类角运动动态校准方法,并对各种方法的特点进行比较㊂2.3.1㊀角振动标准角振动标准通过控制角振动激励台产生标准的正弦角运动信号,同时采集标准输出与被校传感器的输出,经过正弦拟合或DFT等处理,比较标准信号的幅值与被校传感器输出信号的幅值,得到传感器的灵敏度,比较标准输出信号初始相位角与被校传感器输出信号的初始相位角,得到相位差,实现对传感器幅频特性和相频特性的校准㊂德国PTB(Physikalisch-Technische Bundesanstalt)系列角振动标准可实现的频率范围为0.4~1000Hz,幅值测量不确定度为0.3%~0.5%㊂韩国KRISS(Korea Research institute of standard and science)系列角振动标准可实现的频率范围为1~800Hz,幅值测量不确定度为0.3%~0.8%㊂近年来,中国计量科学研究院(NIM)也进行了角振动的研究工作,目前角振动标准可实现的频率范围为0.05~1200Hz㊂航空工业计量所建有系列角振动标准,其频率范围为0.005~1000Hz,幅值灵敏度校准(如图2)不确定度为0.5%~2%,相位测量不确定度为0.5ʎ~2ʎ㊂计量所低频角振动标准采用基于气浮轴系激励源㊁基于分体式永磁电机的低失真动态角运动反馈控制㊁通过对光栅信号的解调㊁非线性补偿将角振动量值直接溯源到角度和时间两个基本量㊂通过同时采集角振动标准输出并对其进行解算,得到角位移序列φM(t i),与被校传感器在激励作用下产生输出u(t i)进行正弦拟合得到㊂u(t i)=A u cosωt i-B u sinωt i+C u(1)φM (t i )=A φcos ωt i -B φsin ωt i +C φ(2)由式(1)和式(2)联立求解得到式(3)和式(4)㊂^u =A 2u +B 2u ㊀㊀φu =arctanB uA u(3)^φM =A 2φ+B 2φ㊀㊀φS =arctanB φA φ(4)式中:^u为角振动传感器输出的幅值,φu 为角振动传感器输出在采集时刻的相位角,^φM为标准角位移幅值,φS 为标准角位移采集时刻的相位角㊂图2㊀低频角振动台被校传感器可以是角位移㊁角速度或角加速度传感器,标准测量通道为位移信号,为了用同一标准完成对不同角振动传感器的校准,需要对角位移㊁角速度和角加速度依据式(5)~(10)进行换算㊂角位移过程为^d =^φM ㊀㊀ϕd =ϕS (5)角速度过程为^v =2πf ^φM ㊀㊀ϕv =ϕS +π2(6)角加速度过程为^a =(2πf )2^φM ㊀㊀ϕa =ϕS +π(7)得到角振动传感器的幅值灵敏度和相位角延迟分别为角位移传感器S d =^u^d ㊀㊀Δϕ=ϕd -ϕu(8)角速度传感器S v =^u^v㊀㊀Δϕ=ϕv -ϕu(9)角加速度传感器S a =^u^a ㊀㊀Δϕ=ϕa -ϕu(10)由此,可以获得各类传感器的幅值灵敏度和相移[7]㊂2.3.2㊀角冲击标准角冲击标准通过控制角冲击激励台产生一定脉冲持续时间和峰值的半正弦激励,由激光干涉仪与柱状圆光栅组成的标准测量系统,利用高速数采模块同时采集标准测量信号与被校传感器信号,解算出标准信号波形和被校传感器输出波形,比较两信号的峰值得到传感器的幅值灵敏度㊂德国PTB 从上世纪九十年代开始一直在进行角冲击标准研究,但目前的能力和指标没有公开的报道㊂其他国家计量机构也未见相关报道㊂航空工业计量所角冲击标准如图3,其技术指标峰值角加速度为500~15000ʎ/s 2,脉冲宽度为5~30ms,测量不确定度为2%㊂角冲击标准激励源由台面㊁空气轴承㊁光栅㊁电机等组成㊂控制系统以计算机为核心,主要有两条控制线路:一路是由主控制器㊁主轴电机㊁光栅主控系统;另一路是由从控制器㊁滑环电机㊁编码器组成的跟随系统㊂激光干涉仪与柱状圆光栅组成标准测量系统,PXI总线数据采集系统对标准测量系统输出信号和被校传感器输出信号进行采集,将角冲击量值溯源到角度和时间两个基本量[8]㊂图3㊀角冲击标准角冲击标准在不同的半正弦波脉冲持续时间和峰值状态下,对角运动传感器进行校准[9]㊂被校角运动传感器刚性安装在角冲击台台面上,标准装置控制系统根据校准的要求,控制角冲击台给出相应的半正弦激励㊂采用光栅作为角运动量测角元件,其输出的电压信号^ux 和^u y 被数据采集系统数字化后形成2个离散信号系列^u x [n ]和^u y [n ]㊂被测角位移可由公式(11)计算得到[10]㊂θ[n ]=g 2πarctan ^uy [n ]^ux [n ]+k π()(11)式中:θ[n ]为角位移,rad;^ux [n ],^u y [n ]为光栅读数头输出信号,V;n 为0,1,2,3, ,离散信号系列变量;g 为光栅栅距,rad;k 为整数㊂可采用时域差分法对角位移信号一次差分得到角速度,数据处理过程如图4(a)所示;对角位移信号两次差分得到角加速度,数据处理过程如图4(b)所示㊂图4㊀时域差分计算方法也可用频域DFT法计算得到角速度,数据处理过程如图5(a)所示;用频域DFT法计算角加速度数据处理过程如图5(b)所示㊂图5㊀频域DFT计算方法比较被校传感器的输出与标准装置的输出,得到被校角运动传感器的灵敏度㊂㊀㊀公式(12)可计算出角加速度传感器灵敏度㊂Sθ㊆=^uθ㊆θ㊆(12)式中:Sθ㊆为角加速度传感器的角冲击灵敏度,V/(ʎ㊃s-2); ^uθ㊆为角加速度传感器输出的电压峰值,V;θ㊆为输入角加速度峰值,ʎ/s2㊂公式(13)可计算出角速度传感器灵敏度㊂Sθ㊃=^uθ㊃θ㊃(13)式中:Sθ㊃为角速度传感器的角冲击灵敏度,V/(ʎ㊃s-1); ^uθ㊃为角速度传感器输出的电压峰值,V;θ㊃为输入角速度峰值,(ʎ)/s㊂公式(14)可计算出角位移传感器灵敏度㊂Sθ=^uθθ(14)式中:Sθ为角位移传感器的角冲击灵敏度,V/(ʎ);^uθ为角位移传感器输出的电压峰值,V;θ为输入角位移峰值,(ʎ)㊂3㊀采用不同激励信号对陀螺进行校准不同类型的激励信号可以获得被校传感器的不同的计量特性,可以根据用户的测试需求选择激励信号的类型及角运动计量标准装置㊂本文采用超低转速标准装置㊁角振动标准装置㊁角冲击标准装置对同一支光纤陀螺进行校准㊂3.1㊀超低速转速标准采用超低转速标准对光纤陀螺校准,校准结果如表1,光纤陀螺在不同角速度下的标定曲线如图1所示㊂表1㊀某光纤陀螺静态输出校准结果表标准角速率/(ʎ㊃s-1)实测传感器输出值/mV灵敏度/(mV㊃(ʎ㊃s-1)-1)标准角速率/(ʎ㊃s-1)实测传感器输出值/mV灵敏度/(mV㊃(ʎ㊃s-1)-1)1 6.6669 6.67-1-6.5627 6.56 533.1273 6.63-5-33.0025 6.60 1066.1962 6.62-10-66.0415 6.60 50330.049 6.60-50-329.9434 6.60 100655.833 6.56-100-655.3775 6.55 150972.9317 6.49-150-972.7992 6.49 2001277.945 6.39-200-1278.065 6.39 2501567.376 6.27-250-1567.476 6.27 3001837.557 6.13-300-1837.694 6.13图6㊀光纤陀螺静态标定曲线图㊀㊀从表1与图6中可以看出:随着角速度的提高,该传感器输出灵敏度有所下降,在角速率小于50ʎ/s 时传感器灵敏度为6.6mV/(ʎ㊃S-1),最高角速率时,其输出灵敏度系数为6.1mV/(ʎ㊃S-1),正反转的对称性除1ʎ/s,其余可达0.45%㊂3.2㊀低频角振动标准采用低频角振动台对该光纤陀螺进行校准,校准结果见表2所示,其幅频特性和相频特性曲线见图7所示㊂表2㊀某光纤陀螺不同频率下正弦激励校准结果表序号给定频率/Hz灵敏度系数/(mV㊃(ʎ㊃s-1)-1)相移/(ʎ)11 6.610.05 22 6.600.22 35 6.580.40 48 6.580.69 510 6.590.89 616 6.59 1.48 720 6.63 2.01 830 6.61 2.84 940 6.63 3.68 1049 6.70 5.32 1160 6.59 5.62 1270 6.57 6.00 1380 6.687.00 1490 6.738.14 15100 6.629.08图7㊀某光纤陀螺幅频与相频特性㊀㊀从表2和图10中可以看出,由于该传感器的频带足够宽,在被校频率点上其灵敏度系数没有明显衰减㊂校准时各频率点的最大速度一般在20~100ʎ/s之间,其输出的灵敏度系数在6.6mV/(ʎ㊃S-1)附近,与静态校准时得到的灵敏度系数有较好的一致性㊂陀螺的相移随频率增加而增大,在100Hz时,相移达到9ʎ㊂3.3㊀角冲击标准用角冲击标准对该光纤陀螺进行校准,校准结果见表3和图8所示㊂表3㊀某光纤陀螺不同脉宽下对的校准结果序号脉宽/ms灵敏度系数/(mV㊃(ʎ㊃s-1)-1)15 6.646210 6.611320 6.537430 6.527550 6.521680 6.5137100 6.5158150 6.502图8㊀不同脉宽下传感器的输出灵敏度曲线图图9给出了陀螺在8ms脉宽下的校准波形图,可以看出陀螺的输出波形比标准装置的输出波形在时间上有一滞后,滞后时间2.1ms㊂。

双目立体视觉动态角度测量方法

双目立体视觉动态角度测量方法郭继平;李阿蒙;于冀平;宋涛;伍沛刚【摘要】为实现对大幅度动态摆角及运动过程中物体空间姿态角的在线测量,提出一种基于双目立体视觉技术的动态角度测量方法.通过标定好的双目系统实时跟踪采集被测物体的特征点图像,重建特征点的空间三维坐标,进而计算出待测物的动态摆角或空间姿态角.实验结果表明:该系统在测量摆角时示值误差为±0.02°,测量空间姿态角时示值误差为±0.12°,同时具有非接触的优点,适用于动态摆角的在线测量及运动物体的空间姿态跟踪.【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2015(041)007【总页数】4页(P21-23,36)【关键词】动态角度测量;几何量计量;双目立体视觉;在线测量【作者】郭继平;李阿蒙;于冀平;宋涛;伍沛刚【作者单位】深圳市计量质量检测研究院,广东深圳518109;深圳大学光电工程学院,教育部光电子器件与系统重点实验室,广东深圳518060;深圳市计量质量检测研究院,广东深圳518109;深圳市计量质量检测研究院,广东深圳518109;深圳市计量质量检测研究院,广东深圳518109;深圳市计量质量检测研究院,广东深圳518109【正文语种】中文随着科技的进步，动态角测量需求越来越多，其中大空间范围内的动态角在线测量问题成为近年来的研究热点[1]，如弯折试验机动态弯折角度测量、运动物体的空间姿态角定位跟踪等。

动态角度的大小随时间变化，因此要求其测量方法能够实时记录被测角在各个时间状态下的角度信息。

综观国内外报道，有多种方法可用于探测动态角度[2]。

其中，激光干涉测角方法测量准确度高，通常用于二维微小角度的精密测量[3]。

基于莫尔条纹技术的测角方法系统结构相对简单、分辨率高，但需借助特定的光路才能实现，应用受到一定限制[4]。

基于图像处理技术的测角方法便于进行实时测量，但其测量准确度有待提高，只能探测二维角度的变化[5-8]。

角度测量技术的发展

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时降低了对录磁准确度的要求，以获得较高的分度可准确度日本电子通讯大学研制的多面棱体自动检定
系统，９％的置信区间内，在５系统检定误差＜００．７。感应同步器工作原理是根据正弦、弦两绕组的余
电压和相位进行比较测量，台度主要决定于磁通的耦变化率．基本上不受电源波动的影响，干扰能力强，抗对使用环境的要求低；作时许多节距同时起作用，工有
平均效应，以获得较高的分度准确度，转速＜６Ｓ可在０／时，测量准确度达到１的数量级机械式和电磁式坝角法的主要缺点是大多为手工ｊ测量．容易实现自动化，不测量精度受到限制
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１引言
角度测赶是计量科学中发展较为完备的一个分

第6章角度及角位移测量

k 1 s/5
结论：在标准度盘上均布m个读数装置，并取它们读数的平均值作为度盘的读数时，可将度盘刻线误差中除 m及其正整数以外的各次谐波分量予以消除，从而减少了标准度盘刻线系统误差对测量结果的影响。
例3: 当m=2，可以消除偏心e的影响度盘中心O，半径为R ，轴系回转中心O1 ，偏心距为e 当度盘刻线转0时,实际转角为, B 误差为= -0，由图可知
② 切向光栅的环形莫尔条纹两块切向光栅 ---栅距角相同 /切线圆半径不同/同心叠合环形莫尔条纹 --- 以光栅中心为圆心的同心圆簇条纹宽度 --- 随条纹位置变化优点：--- 全光栅平均效应应用：高精度角度测量和分度 ③ 环形光栅的辐射形莫尔条纹两块环形光栅（相同）--- 栅线相对 /不大的偏心量辐射形莫尔条纹 --- 条纹近似直线/呈辐射状特点：条纹数目/位置 --- 偏心量大小/ 圆心连线方向偏心量（一个栅距）--- 莫尔条纹数目增加一条（一个象限内）光栅旋转 --- 条纹数目/位置（不变）应用：主轴偏移、晃动
6.多面棱体
形状：正棱柱体面数：4、6、8、12、36、72等基准：各工作面法线的夹角（底面定位）应用：测量圆分度误差（自准直仪）精度：0.5~1 用途：高精度角度标准器，主要用于分度器件的精度标定。
1---被测度盘 2---多面棱体 3---工作台 4---自准直仪 5---读数显微镜 6---底座
因其能自动瞄准读数常用于高精度智能化仪器及加工机械中径向光栅的圆弧形莫尔条纹两块径向光栅栅距角相同不大偏心量光栅不同区域栅线交角不同圆弧形莫尔条纹不同曲率半径条纹宽度随位置变化偏心垂直位置上条纹近似垂直于栅线偏心方向上纵向莫尔条纹其他位置斜向莫尔条纹实际应用特例光闸莫尔条纹同心栅距角相同主光栅一个栅距角透光量一个周期莫尔条纹圆弧形环形辐射形切向光栅的环形莫尔条纹两块切向光栅栅距角相同切线圆半径不同同心叠合环形莫尔条纹以光栅中心为圆心的同心圆簇条纹宽度随条纹位置变化应用

三、角度测量资料

３.２距离测量
距离测量的方法有钢尺量距、视距测量、电磁波量距等．
钢尺量距很简单，主要是保证钢尺在A 、 B两点之间的直线上（定线），测量距离满足相对误差即可．
视距测量是利用水准仪或经纬仪中的十字丝在视距标尺上的距离按几何光学原理测距，电磁波量距利用电磁波放射接受，按时间及速度测距．
目前普遍使用全站仪精确测距．钢尺作为辅助测距．
量，来依次计算各导线点的坐标。
1
x2 x1 xˆ12 y2 y1 yˆ12
1
970300
484318A1
A
XA=536.27m
A
2
1122224 1051706
YA=328.74m
1233006
4 1014624
4
3
3
例题：闭合导线坐标计算表
-2 +2
612.18 415.26
2 -66.54 +74.77 -66.56 +74.79
-2 +2
545.62 490.05
3 -97.04 -48.13 -97.06 -48.11
-2 +1
448.56 441.94
4 +23.80 -91.33 +23.78 -91.32
-1 +1
472.34 350.62
第四部分控制测量
４.１控制测量的定义
控制测量是指在整个测区范围内，选定若干个具有控制作用的点（控制点），设想用直线连接相邻的控制点，组成一定的几何图形（控制网），用精密的测量仪器和工具，进行外业测量，并根据外业资料用准确的计算方法，确定点的平面位置和高程的工作，它分为平面控制测量和高程控制测量．

第6章角度测量技术

21
二、角度的间接测量
22
二、角度的间接测量
3、正弦规测量法：按正弦原理工作
sin 原理：测量高度，计算角度： 0 H / L
范围：<45°，在测量小于30°的角度时，精确度可达3″～5″
23
二、角度的间接测量
18
二、角度的间接测量
间接测量：测量其他量，计算得出角度。
1、坐标测量法：
原理：利用三坐标测量机测量两端截面；分别获得两个截面的直径dA、dB和距离L；被测锥度：
d A 2rA 2 ( x A1 x A0 ) 2 ( y A1 y A0 ) 2 d B 2rB 2 ( xB1 xB 0 ) 2 ( yB1 yB 0 ) 2
K (d B d A ) / L
精度：一般可以高于直接测量角度。
19
二、角度的间接测量
双坐标测量仪
K ( D1 D2 ) / H
20
二、角度的间接测量
2、平台测量法：
2(r2 r1 ) 90 2 arctan M 1 M 2 2(r2 r1 )
0
M1 M 2 arctan 2a
直接测量：测量0～360之间的任意角度
1、测角仪：精密仪器，最小分辨率可达0.01"
构成：1－工作台：固定被测件
4－自准直光管：对准目标 5－读数装置：瞄准读数原理：先瞄准被测件的一个平面，读数α
1
转动工作台，再次瞄准另一个平面，读数α 2，被测角度： ABC 180 ( 2 1 ) 角度基准：分度盘、圆光栅、码盘测量对象：角度块、多面棱体被瞄准平面具有较高的反射率
s 1
s 1

激光干涉仪角度、垂直度、直线度、平面度测量原理

激光干涉仪角度、垂直度、直线度、平面度测量原理激光干涉仪是一种利用光的干涉原理进行高精度测量的仪器。

以下是激光干涉仪在角度、垂直度、直线度和平面度测量中的原理：1.角度测量原理：当角度反射镜旋转或移动产生角摆时，两束反射光会有相对应的光程差产生。

激光干涉仪采集到该光程差的干涉信号，经过运算处理，即可得出对应的角度值。

这种技术主要应用于运动轴的角摆测量和转轴的旋转角度测量。

2.垂直度测量原理：垂直度测量是通过比较正交轴的直线度值从而确定正交轴的非直角度。

例如，三坐标测量机的垂直度误差可能由导轨磨损、事故造成导轨损坏、机器地基差、正交轴上两原点传感器未准直等因素造成。

垂直度误差将对机器的定位精度及插补能力产生直接影响。

SJ6000激光干涉仪以光波为载体，在动态测量软件的配合下，可实现三坐标测量机的垂直度检测分析。

3.直线度测量原理：通过检测光路与干涉镜和反射镜之间的横向位移，可以得到导轨相对于激光光路参考线的直线度误差。

这可以在水平面或垂直面上进行，取决于直线度干涉镜和反射镜的布置。

激光干涉仪的直线度测量组件包括LH2000激光测头、直线度光学镜组、直线度测量附件和LaserLC测量软件。

数据采集方法通常涉及使待测机床轴移动到若干个不同位置（或“目标”），然后测量直线度误差。

4.平面度测量原理：激光干涉仪中的一束光经过分束器分成两束光线，经过不同的光路后重合在屏幕上形成干涉条纹。

根据干涉条纹的形状和变化，可以获得被测物体表面的形状、位移和平面度等信息。

在测量平面度时，首先在被测试的表面上涂抹一层反光涂料，以便激光光线能够被反射回来形成干涉条纹。

然后将激光干涉仪垂直于被测表面，调整其位置和角度，使得激光光线能够正常照射到被测表面上。

通过观察和记录干涉条纹的图案，可以确定表面的平整度和精度。

请注意，这些测量原理都依赖于激光干涉技术，它利用光的干涉现象来测量物体的几何特性。

激光干涉仪具有高精度和高灵敏度的特点，因此在工业测量和质量控制等领域中得到了广泛应用。

工程测量改正数的计算公式

工程测量改正数的计算公式工程测量改正数的计算公式工程测量是现代工程建设中不可或缺的一环，但测量结果不可避免地存在误差。

为了提高测量结果的精度和可靠性，需要进行误差分析和改正。

而在工程测量中，改正数是一项非常重要的内容。

本文将介绍在工程测量中常用的改正数计算公式，并按类别进行分析。

一、导线测量改正数计算公式1.1 预调角改正数在工程测量中，为了保证测量的准确性，会先使用预调角进行定向，再进行实际测量。

但预调角本身也存在误差，因此需要进行预调角改正。

预调角改正数的计算公式如下：Sα = (tanα / L) x Σs其中，Sα为预调角改正数，α为预调角，L为导线长度，Σs为导线各段长度的平方和。

1.2 回程差改正数在导线测量中，为了避免测量误差，通常会进行回程测量，并对回程差进行改正。

回程差改正数的计算公式如下：Sc = (C / L) x Σl其中，Sc为回程差改正数，C为回程差，L为导线长度，Σl为导线各段长度。

1.3 直线矫正数在导线测量中，由于地球曲率和大气折射的影响，实际测量长度会有所偏差。

直线矫正数的计算公式如下：Sd = k (1 + tp / 10^6) x L其中，Sd为直线矫正数，k为矫正系数，tp为大气温度压强变化值，L为导线长度。

二、水准测量改正数计算公式2.1 静态水准测量改正数在静态水准测量中，常见的改正数包括气温改正数、大气压力改正数、气压温度改正数和水准仪本体常数改正数等。

其中，气温改正数、大气压力改正数和气压温度改正数的计算公式如下：Sc = (k / L) x [Σ(Rh - Rm)] - (w / L) x (1 + 2M)Sa = (k / 10^5) x [Σ(Pm - P0)] / TStp = (k / L) x [Σ(t - t0)]其中，Sc为气温改正数，Rh为湿度，Rm为饱和湿度，w为水汽压力，M为观测视距，Sa为大气压力改正数，Pm为实测压力，P0为标准大气压力，T为观测温度，Stp为气压温度改正数，t为观测温度，t0为标准温度。

详解测绘技术中的角度测量方法

详解测绘技术中的角度测量方法角度测量是测绘技术中不可或缺的一环。

准确测量角度对于绘制地图、建筑设计以及工程测量等领域都具有重要意义。

本文将详解测绘技术中的角度测量方法，包括传统的光学测量方法以及现代的激光测量方法。

一、传统的光学角度测量方法传统的光学角度测量方法主要包括经纬仪法、导线法和经纬仪加导线法。

经纬仪法是一种使用经纬仪来测量角度的方法。

经纬仪是一种精度较高的角度测量仪器，通过观测天体的位置来确定地球上某一点的经纬度。

在测绘领域，经纬仪通常用来测量地平线上两点之间的水平角度。

导线法是一种使用导线来测量角度的方法。

通过拉直的导线，可以形成一个已知长度的直角三角形，在测量过程中，使用角分解法或者测角仪器来确定角度。

导线法适用于小地块边界测量以及城市道路布局等。

经纬仪加导线法是将经纬仪和导线法结合起来使用的一种方法。

先使用经纬仪测量两个点的经纬度，然后通过拉直的导线测量两点之间的距离，最后使用三角公式计算出两点之间的角度。

二、现代的激光角度测量方法随着激光技术的发展，现代的角度测量方法越来越多地使用激光测距仪和全站仪。

激光测距仪是一种通过测量激光束在空气中传播的时间来计算距离的仪器。

激光测距仪的优势在于测量速度快、精度高，并且适应性强。

在角度测量中，激光测距仪可以配合转台使用，通过测量到的两点之间的距离和仪器旋转角度来计算角度。

全站仪是一种综合了测距仪和角度测量仪的仪器，具有测距和测角功能。

全站仪通过测量仪器到目标点距离和仪器旋转角度，利用三角法计算出目标点的坐标和角度。

全站仪广泛应用于建筑测量、道路施工以及地形测量等领域。

三、角度测量的误差分析与校正在角度测量中，误差是无法避免的。

常见的误差包括仪器误差、环境影响、操作误差等。

仪器误差主要来自于仪器的制造和使用过程中的不完善。

为了减小仪器误差，需要对仪器进行定期的校准和调试。

环境影响如温度、湿度、气压等也会对角度测量产生一定影响，因此在测量过程中需要进行环境条件的监测。

动态测量技术在测绘中的应用

动态测量技术在测绘中的应用近年来，动态测量技术在测绘领域得到了广泛应用。

动态测量技术是指利用不同的测量手段和工具，在运动状态下对目标对象进行测量和监测的一种技术。

它与传统的静态测量技术相比，在实时性、准确性和全面性方面具有明显优势。

本文将探讨动态测量技术的原理、应用领域和未来发展趋势。

一、动态测量技术的原理动态测量技术的原理主要包括位置测量、速度测量和姿态测量。

位置测量通过全球定位系统（GPS）、惯性导航系统（INS）等手段，实时获取目标物体在三维空间中的位置坐标；速度测量通过激光测距仪、雷达等设备，测量目标物体在不同时间点的速度；姿态测量则是利用陀螺仪、加速度计等传感器，对目标物体的姿态进行监测和测量。

二、动态测量技术的应用领域1. 高速公路监测随着交通运输的发展，高速公路的建设和维护成为一个重要的任务。

动态测量技术可以应用于高速公路的监测中，实时测量车流、速度和密度等指标，为管理者提供交通流量的精确信息，从而有助于优化道路网络的设计和管理。

2. 水位监测在水文测量中，准确测量水位是非常重要的。

传统的静态测量技术只能获取离散的水位数据，难以反映水位的变化情况。

而动态测量技术可以通过激光测距仪等设备，实时连续地测量水位的变化，为水利工程的建设和管理提供准确的数据支持。

3. 地质灾害监测地质灾害如地震、滑坡等对社会造成了严重的影响。

动态测量技术可以应用于地质灾害的监测中，实时测量地壳的变化和破坏程度，为灾害预警和应急救援提供关键信息。

4. 建筑结构监测在建筑工程中，对于大型建筑物的结构稳定性进行监测是至关重要的。

动态测量技术可以通过使用倾斜度计等设备，对建筑物的倾斜角度和振动频率进行实时测量，从而保证建筑物的结构安全。

三、动态测量技术的未来发展趋势随着科技的不断进步，动态测量技术将在未来得到更广泛的应用和发展。

首先，随着传感器技术的进步，动态测量技术将变得更加精确和可靠。

其次，数据处理和分析算法的不断创新将提高动态测量技术的实时性和准确性。

激光干涉仪进行角度测量

SJ6000激光干涉仪产品采用美国进口高稳频氦氖激光器、激光双纵模热稳频技术、高精度环境补偿模块、几何参量干涉光路设计、高精度激光干涉信号处理系统、高性能计算机控制系统技术，实现各种参数的高精度测量。

通过激光热稳频控制技术，实现快速(约6分钟)、高精度(0.05ppm)、抗干扰能力强、长期稳定性好的激光频率输出，采用不同的光学镜组可以测量出线性、角度、直线度、平面度和垂直度等几何量，并且可以进行动态分析。

SJ6000激光干涉仪产品具有测量精度高、测量速度快、最高测速下分辨率高、测量范围大等优点。

通过与不同的光学组件结合，可以实现对直线度、垂直度、角度、平面度、平行度等多种几何精度的测量。

在相关软件的配合下，还可以对数控机床进行动态性能检测，可以进行机床振动测试与分析，滚珠丝杆的动态特性分析，驱动系统的响应特性分析，导轨的动态特性分析等，具有极高的精度和效率，为机床误差修正提供依据。

激光干涉仪角度测量方法1.1.1. 角度测量构建与线性测量原理一样，角度测量需要角度干涉镜和角度反射镜，并且角度反射镜和角度干涉镜必须有一个相对旋转。

相对旋转后，会导致角度测量的两束光的光程差发生变化，而光程差的变化会被SJ6000激光干涉仪探测器探测出来，由软件将线性位置的变化转换为角度的变化显示出来。

图1-角度测量原理及测量构建图2水平轴俯仰角度测量样图图3-2水平轴偏摆角度测量样图1.1.2. 角度测量的应用1.1.2.1. 小角度精密测量激光干涉仪角度镜能实现±10°以内的角度精密测量。

图4-小角度测量实例1.1.2.2. 准直平台/倾斜工作台的测量由于角度镜组的不同安装方式，其测量结果代表不同方向的角度值。

您可以结合实际需要进行安装、测量。

图5-水平方向角度测量图6-垂直方向角度测量在垂直方向的角度测量中，角度反射镜记录下导轨在不同位置时的角度值，可由软件分析导轨的直线度信息，实现角度镜组测量直线度功能。