本項目研究的浮子式液位計采用磁感應方式測量，不會因為內部結構磨損而降低儀表的使用性能。浮子式液位計導桿的截面一般為圓形，而且導桿頂端不方便安設全站儀的反射棱鏡。為此充分利用全站儀的無棱鏡測量性能，通過測量一些特征點，能夠快速有效地計算出導桿圓心坐標。

 

由于導桿的直徑一般不大于 100mm，在一定距離上設站，鎖定垂直方向，只旋轉水平方向，可認為導桿左右兩側邊緣位于同一截面上，故可以采用下列方法間接測量出導桿截面的圓心坐標。

如圖1 所示，在距離導桿 4m 左右的穩固地面架設精密全站儀 T i  ，用全站儀十字絲的豎絲切準導桿的左邊沿，測量得到水平角和天頂距角度分別為（H zL ，V L ），保持垂直角度不變，用全站儀十字絲的豎絲切準導桿的右邊沿測量水平角和天頂距角度，分別為（H zR ，V L ）；然后計算左右水平角度的平均值 H z ：H z =（H zL +H zR ）/2將全站儀定位在（H z ，V L ）處，啟動無合作目標測量，得到方位角、天頂距和斜距（H z ，V L ，S）。

 

由于導桿一般為圓柱體，其半徑 R 采用千分尺或設計圖紙等可以得到，則導桿中心的三維坐標

注：當V L 大于 90°時取 +，當V L 小于 90°時取 -。為保證導桿傾斜度的測量準確度，測量前選擇合適的設站位置，盡可能觀測浮子式液位計導桿的全量程范圍，用全站儀從下而上按照上述測量方法依次測量各個截面的中心點三維坐標，共測量 N（N ≥5）個截面的，并記錄測量數據。相鄰測量截面的距離以（200～500）mm 為宜，導桿中心點zui少測量點數不少于 5 個。

 

二、數據處理

1.空間直線擬合算法

空間直線擬合其基本思路是首先得到其標準空間數學方程，將空間點坐標代入后建立誤差方程，由誤差方程得到法方程后，再求解空間直線的參數。體理論推導過程如下：

空間直線的方程可以簡化為

 

三、準確度分析

對液位計進行垂直度的測量可得到的導桿中心點坐標。

 

通過液位計自動檢校軟件對上述坐標進行空間直線擬合，并求解擬合直線的直線度和垂直度。解得液位計導桿直線度為27.35mm，垂直度為 0.322°。此液位計的直線度偏大，為了保證結果的可靠性，又利用Matlab軟件對以上坐標進行處理，處理結果如圖3所示。

 

通過圖3 可以看出，液位計導桿在量程中點（3m）附近出現彎曲，使中點附近坐標點距離擬合直線的距離較大，zui終導致直線度過大。全站儀測量高度為4196-（-842）=5038mm，5038×sin0.322°=28.3mm。第一點坐標的 X 軸和Y 軸分別與zui后一點坐標的 X 軸和Y軸相差10mm 和 21mm，根據公式 =23.26mm，結果與 28.3mm 相差不大，再考慮擬合直線并不一定通過兩坐標點，故可認為求解的導桿垂直度正確。

 

四、結束語

本文對 DL1000 精密測距儀的內符合準確度和外符合準確度進行了測試，并在誤差分析中發現該測距儀存在系統偏差。為了進一步提高測距儀的準確度，本文通過對誤差進行擬合，求解擬合函數，內插求得誤差改正值的方法對誤差進行了修正。zui后通過驗證得出，利用對誤差進行擬合和內插的方法，能夠減弱系統偏差的影響，使測距儀在 9m 范圍內達到了 0.1mm 的準確度，滿足了液位計校準系統對近距離、高精度測距的要求。

 

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