基本信息
- 项目名称：
- 悬浮平台式激光水准仪
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 随着现代经济发展的需求，现代城市建设向着大规模高速化方向发展，对测绘仪器的要求越来越高。本文介绍了一种新型水准仪的设计方法，这种水准仪独特地使用了悬浮平台技术，能够成功地消除各种测量误差，使仪器内部结构不受外界因素的影响，具有较高的稳定性，极大地提高了水准测量的精度。
- 详细介绍：
- 本项目应用了液体自由表面在重力场作用下始终保持水平的原理，开发了悬浮平台技术，并将其应用到激光水准仪中。该仪器无论仪器向那个方向倾斜，都能保持测量光线水平。而且液体属软性物质，不会产生机械摩擦，各方向传热性能好，不易受到外界因素和自身摩擦的影响，极大地提高了水准测量的精度。本作品还应用了激光具有平行性能高、射程远的优点，使用激光束代替视准轴进行量测。不仅削弱了读数产生的偶然误差，还提高了测程,有效减少了测绘工作者的工作量。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本项目应用了液体表面在重力作用下始终保持水平的原理，制造出了悬浮平台式激光水准仪。该仪器在实地测量时无论仪器向那个方向倾斜，都能保持测量光线水平。而且液体属软性物质，不会产生机械摩擦，各方向传热性能好，不易受到外界因素和自身摩擦的影响，极大地提高了水准测量的精度。本作品还应用了激光具有平行性能高、射程远的优点，使用激光束代替视准轴进行量测。不仅削弱了读数产生的偶然误差，还提高了测程,有效减少了测绘工作者的工作量。
科学性、先进性
- 传统的水准仪一般采用多组凌镜反复折射的方式消除或削弱这些误差。但这种方式必然会导致仪器结构复杂化，从而加大了制造成本，不利于市场的普及。尤其是使用硬质材料制造的部件容易受到外界因素和自身摩擦的影响，使得水准测量精度不稳定。 此外，在精密经纬仪、全站仪、其他测量仪器以及一些精密仪器的自动补偿器中同样可以利用悬浮平台原理解决类似的误差问题，从而获得更高的精度和稳定性。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年4月在第十二届“挑战杯”中国大学生课外学术科技作品竞赛东华理工大学赛区 荣获 特等奖 2011年5月在第十二届“挑战杯”中国大学生课外学术科技作品竞赛江西赛区 荣获 三等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 作品，研究论文
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 随着现代城市建设向着大面积大规模方向发展，对测绘仪器的要求越来越高。水准仪作为测绘工程的基础设备自然也面向着自动化高精度方向发展，但精密仪器往往受到制造成本和制造技术的限制，传统的光学精密水准仪往往为了提高一点点精度，需要提高几倍甚至几十倍的制造成本。悬浮平台式激光水准仪采用了读数分划线与望远镜分离，脱离了传统精密水准仪提高精度主要靠仪器内部凌镜的反复反折射的方式，简化了制造工艺并提高了精度，降低了制造成本。悬浮平台式激光水准仪精度不再受望远镜系统及内部凌镜系统的限制，一经精确校准后不再受外界条件及旋动仪器部件引起仪器形变的影响，达到一次校正终身精准的目的。在现代电子技术下又可以用波长较大的电磁波代替可见光削弱大气误差，电子读数代替人工读数实现全自动化。在精密经纬仪、全站仪、其他测量仪器以及一些精密仪器的自动补偿器中同样可以利用悬浮平台解决类似的误差问题，从而获得更高的精度和稳定性。总而言之，随着现代测量技术的发展，悬浮平台式激光水准仪将有着不可估量的发展前景。
同类课题研究水平概述
- 当前国内外相关研究分为激光水准仪和光学水准仪两类，均可获得较高的精度，分别对其简介。 1、传统精密水准仪仍依赖于视准轴，误差来源较大，所需工艺水平和成本较高，目前尚有如下缺点： （1）（主要）水准仪视准轴不与水准轴平行，来源十字丝位置不正确，移动调焦透镜机械结构质量不好，受热不均等 （2）（主要）望远镜视准轴因调焦变动位置。来源仪器老化及调焦机械结构等因素影响 （3）圆水准器水准轴不与转动轴平行。来源于仪器老化等因素 （4）十字丝的横丝不与仪器转轴垂直。来源于十字丝位置不正确 （5）十字丝宽度对读数的影响 ，十字丝有一定的宽度，标尺远时标尺的成像变小 （6）另外，仪器受热不均，凌镜及仪器结构不精细等产生的误差 2、其他激光水准仪： 利用激光束代替人工读数的一种水准仪。将激光器发出的激光束导入望远镜筒内，使其沿视准轴方向射出水平激光束。 利用激光的单色性和相干性，可在望远镜物镜前装配一块具有一定遮光图案的玻璃片或金属片，即波带板，使之所生衍射干涉。经过望远镜调焦，在波带板的调焦范围内，获得一明亮而精细的十字型或圆形的激光光斑，从而更精确地照准目标。如在前、后水准标尺上配备能自动跟踪的光电接收靶，即可进行水准测量。在施工测量和大型构件装配中，常用激光水准仪建立水平面或水平线。 目前采用液体补偿器的水准仪有JZS激光精密水准仪，采用液体光楔自动补偿技术（专利号：ZL95231114.3），该精密水准仪原理是：当本机的主轴经8＇圆水泡初置平以后，仍会与理论垂线存在小角度的倾斜，此时在补偿器中的平镜（它与轴线相垂直）与液体的上表面（自由表面）之间将产生液体光楔。当使用两层液体光楔，并合理配制液体的折射率时，可以获得补偿。这种补偿方式是针对激光水平角的补偿，其精度对液体厚度和镜片的平整度具有明显的依赖性。其精度是液体温度的单值函数，温度的变化会对其精度造成影响。另外，其激光源是固定在主机上的，仪器受热不均也是影响其精度的重要因素之一。 调查结论：目前国内外尚未有相同或类似的产品和课题研究。
