[发明专利]双码盘检测经纬仪高度轴轴端偏摆的方法

摘要

双码盘检测经纬仪高度轴轴端偏摆的方法，属于天文技术领域，解决了现有测量经纬仪高度轴偏摆的轴准直仪结构复杂、数据处理周期长的问题，包括以下步骤：步骤1，在经纬仪的高度轴的两端，分别设置一号码盘和二号码盘，在每支码盘相应的叉臂上分别设置两对呈对径正交分布的读数头；步骤2，采集望远镜指向各预设天顶距时，各对径读数头的读数之差，建立各预设天顶距与各对径读数头的读数之差的回归模型；步骤3，对观测待测星体时高度轴轴端偏摆的实时测算。本发明方法中的光栅码盘的测量结果是数字量，因此大大提高了高度轴线摆动量测量的效率，可以实现实时测定。

主权项

双码盘检测经纬仪高度轴轴端偏摆的方法，其特征在于，包括以下顺序步骤：步骤1，安装检测装置：在经纬仪的高度轴的两端，分别设置一号码盘和二号码盘，所述一号码盘和二号码盘均为角度编码器；在相应于一号码盘的叉臂上设置两对呈对径正交分布的读数头，按顺时针排列分别为读数头A1、B1、C1、D1，其中读数头A1位于竖直方向的顶部，相邻两读数头之间的夹角为90°，读数头A1、C1呈对径设置，读数头B1、D1呈对径设置，读数头A1、C1的连线与读数头B1、D1的连线呈正交；在相应于二号码盘的叉臂上设置两对呈对径正交分布的读数头，按顺时针排列分别为读数头A2、B2、C2、D2，其中读数头A2位于竖直方向的顶部，相邻两读数头之间的夹角为90°，读数头A2、C2呈对径设置，读数头B2、D2呈对径设置，读数头A2、C2的连线与读数头B2、D2的连线呈正交；步骤2，采集望远镜指向各预设天顶距i时，各对径读数头的读数之差，建立各预设天顶距i与各对径读数头的读数之差的回归模型，包括以下步骤：步骤2.1：将经纬仪的方位码盘旋转至0°，使高度轴沿东西方向设置，使一号码盘位于高度轴的西端，二号码盘位于高度轴的东端；步骤2.2：沿子午方向按相同的转角步距旋转高度轴，使望远镜分别指向若干个间距相同的预设天顶距，采集望远镜指向每一个预设天顶距i时，读数头A1、C1的读数之差(A1‑C1)i，读数头B1、D1的读数之差(B1‑D1)i，读数头A2、C2的读数之差(A2‑C2)i，读数头B2、D2的读数之差(B2‑D2)i；步骤2.3：将所有预设天顶距i和(A1‑C1)i代入下述公式1中：公式1：(A1‑C1)i=ΔA01+2rC11sin(aC11+i)+vi；上式中的vi是随机误差，用最小二乘法从上式中解算出参数ΔA01、rC11和 aC11，其中，ΔA01代表对径读数头A1、C1的读数之差的零点偏差；步骤2.4：将所有预设天顶距i和(B1‑D1)i代入下述公式2中：公式2：(B1‑D1)i=ΔB01+2rC12sin(aC12+i+90°)+vi；上式中的vi是随机误差，用最小二乘法从上式中解算出参数ΔB01、rC12和aC12，其中，ΔB01代表对径读数头B1、D1的读数之差的零点偏差；取rC1=(rC11+rC12)/2，式中的rC1代表一号码盘的周期性偏心误差正弦曲线的幅值；取aC1=(aC11+aC12)/2，式中的aC1代表一号码盘的周期性偏心误差正弦曲线的初位相；步骤2.5：将所有预设天顶距i和(A2‑C2)i代入下述公式3中：公式3：(A2‑C2)i=ΔA02+2rC21sin(aC21+i)+vi；上式中的vi是随机误差，用最小二乘法从上式中解算出参数ΔA02、rC21和aC21，其中，ΔA02代表对径读数头A2、C2的读数之差的零点偏差；步骤2.6：将所有预设天顶距i和(B2‑D2)i代入下述公式4中：公式4：(B2‑D2)i=ΔB02+2rC22sin(aC22+i+90°)+vi；上式中的vi是随机误差，用最小二乘法从上式中解算出参数ΔB02、rC22和aC22，其中，ΔB02代表对径读数头B2、C2的读数之差的零点偏差；取rC2=(rC21+rC22)/2，式中的rC2代表二号码盘的周期性偏心误差正弦曲线的幅值；取aC2=(aC21+aC22)/2，式中的aC2代表二号码盘的周期性偏心误差正弦曲线的初位相；步骤3，对观测待测星体时高度轴轴端偏摆的实时测算：步骤3.1：将经纬仪的方位码盘旋转至0°，使高度轴沿东西方向设置，使一号码盘位于高度轴的西端，二号码盘位于高度轴的东端；步骤3.2：沿子午方向旋转高度轴，使望远镜分别指向天顶距为z的待测星体，采集读数头A1、C1的读数之差(A1‑C1)z，读数头B1、D1的读数之差(B1‑D1)z，读数头A2、C2的读数之差(A2‑C2)i，读数头B2、D2的读数之差(B2‑D2)i，分别代入下述公式5‑8中，并且将步骤2中求解得到的ΔA01、ΔB01、rC1和aC1，以及ΔA02、ΔB02、rC2和aC2代入下述公式5‑8中：公式5：(A1‑C1)z‑ΔA01‑2rC1sin(aC1+z)=2ΔθAC1；公式6：(B1‑D1)z‑ΔB01‑2rC1sin(aC1+z+90°)=2ΔθBD1；公式7：(A2‑C2)z‑ΔA02‑2rC2sin(aC2+z)=2ΔθAC2；公式8：(B2‑D2)z‑ΔB02‑2rC2sin(aC2+z+90°)=2ΔθBD2；由上述公式分别解算出ΔθAC1、ΔθBD1、ΔθAC2和ΔθBD2，其中，ΔθAC1和ΔθBD1分别为观测待测星体时高度轴西端向北和向上的偏移量，ΔθAC2和ΔθBD2分别为观测待测星体时高度轴东端向南和向上的偏移量；取(ΔθAC1+ΔθAC2)/2为观测待测星体时高度轴东端相对于西端在南北方向上的偏摆量；取(ΔθBD1‑ΔθBD2)/2为观测待测星体时高度轴东端相对于西端向上的偏摆量。