br>置的示數(shù)和自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置的示數(shù);11?丨11'分別為在設(shè)定溫度t*下，測(cè)量角度為 時(shí)，時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)顯裝置的示數(shù)和自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置的示數(shù)； 其次，對(duì)上述計(jì)算得到的轉(zhuǎn)動(dòng)誤差進(jìn)行插值計(jì)算，獲取各設(shè)定溫度t*下，0°~36°時(shí) 柵轉(zhuǎn)臺(tái)任意轉(zhuǎn)動(dòng)角度的轉(zhuǎn)動(dòng)誤差函數(shù)
其中，if4Jf分別為在設(shè)定溫度t*下，測(cè)量角度為時(shí)，時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)顯裝置的示 數(shù)和自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置的示數(shù);_|、：|_分別為在基礎(chǔ)溫度下，測(cè)量角度為時(shí)，時(shí) 柵轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)顯裝置的示數(shù)和自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置的示數(shù)。
[0019] 所述插值算法為三次樣條插值，邊界條件為第三類邊界條件，擬合算法為最小二 乘擬合。
[0020] 以下結(jié)合圖1、2、3對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0021] 實(shí)施例一 在進(jìn)行熱誤差測(cè)量時(shí)，多面棱體反射鏡4具有N個(gè)面： 1) 打開恒溫箱1的箱門11，旋轉(zhuǎn)多面棱體反射鏡4,直至使自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置8出現(xiàn)示 數(shù)，關(guān)閉恒溫箱1的箱門11，將恒溫箱1內(nèi)部溫度調(diào)節(jié)至一定溫度，如-1°C，保溫一定時(shí)間， 如1小時(shí)3分鐘； 2) 將恒溫箱1內(nèi)部溫度設(shè)定升溫一定溫度，如1°C，保溫一定時(shí)間，如1小時(shí)3分鐘，如 果此時(shí)自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置8無(wú)示數(shù)，則打開恒溫箱1的箱門11，微轉(zhuǎn)時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)3使恒溫箱1 門關(guān)閉后自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置8出現(xiàn)示數(shù)，記錄時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)顯裝置5的示數(shù)和自準(zhǔn)直儀數(shù)顯 裝置8的示數(shù)，分別記為喊和力其中t*為恒溫箱1的當(dāng)前設(shè)定溫度；如果升溫1°C后， 自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置8無(wú)示數(shù)，則打開恒溫箱1的箱門11，微轉(zhuǎn)時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)3使恒溫箱1門關(guān)閉 后自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置8出現(xiàn)示數(shù)； 3) 打開恒溫箱1的箱門11，同一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)3,使得關(guān)上箱門11后自準(zhǔn)直儀數(shù) 顯裝置8再次出現(xiàn)示數(shù)，關(guān)閉恒溫箱1的箱門11，保溫一定時(shí)間，如1分鐘，記錄時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù) 顯裝置5的示數(shù)和自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置8的示數(shù)
，其中t*為恒溫箱
為測(cè)量角度，η為步驟3)在同一溫度下重復(fù)的次數(shù)； 4) 重復(fù)步驟3)，直至?xí)r柵轉(zhuǎn)臺(tái)3旋轉(zhuǎn)達(dá)到36°，即時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)3已回零； 5) 如果恒溫箱1當(dāng)前設(shè)定溫度未達(dá)到上限設(shè)定值，如設(shè)定值為5°C，則需要一直重復(fù)步 驟2)和步驟3)和步驟4)，直至達(dá)到設(shè)定值5°C，需要重復(fù)5次；達(dá)到設(shè)定值5°C后，進(jìn)入下 一步； 6) 計(jì)算時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)3在各設(shè)定溫度t* (如t*=0°C、rC、3°C、4°C、5°C)下轉(zhuǎn)動(dòng)角度為測(cè)
，n=0, 1，2,…，N)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)誤差，計(jì)算方法如下： 各轉(zhuǎn)動(dòng)量測(cè)量值可根據(jù)記錄的時(shí)柵數(shù)顯裝置示數(shù)計(jì)算：
轉(zhuǎn)動(dòng)量真值可由記錄的自準(zhǔn)直儀6示數(shù)計(jì)算：
則對(duì)于每個(gè)設(shè)定溫度t* (如t*=0°C、1°C、3°C、4°C、5°C)，都有一組轉(zhuǎn)動(dòng)角度為測(cè)量角 度時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)誤差； 據(jù)此，對(duì)誤差進(jìn)行插值計(jì)算，可獲取各設(shè)定溫度t*下0°~36°任意轉(zhuǎn)動(dòng)角度議的轉(zhuǎn) 動(dòng)誤差函數(shù)￡〃(〇·); 7) 選定某溫度作為基礎(chǔ)溫度(如選定為2°C)，計(jì)算時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)3在各設(shè)定溫度t* (如 t*=0°C、1°C、3°C、4°C、5°C)相對(duì)于基礎(chǔ)溫度2°C下，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0° (即沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)）時(shí)由于 溫度變化造成的誤差，計(jì)算方法如下： 測(cè)量值= 真值 誤差=測(cè)量值-真值=必-碎° -〔4s -馬°)，記為議轉(zhuǎn)-，其中，#為olh3°C^4°C^5°C； 8) 疊加獲取各設(shè)定溫度t* (如t*=0°C、10°C、30°C、40°C、50°C)相對(duì)于基礎(chǔ)溫度(如 20°C)任意轉(zhuǎn)動(dòng)角度·的熱誤差函數(shù):
9) 如果要獲得25Γ時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)35°的誤差，則首先將録乘35°帶入設(shè)定溫度t* (如?*=0Γ、10Γ、30Γ、40Γ、50Γ)相對(duì)于基礎(chǔ)溫度20Γ任意轉(zhuǎn)動(dòng)角度_的熱誤差函數(shù) 計(jì)算出：
其次，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，插值或者擬合獲取任意溫度t下35°相對(duì)于基礎(chǔ)溫度(如2°C)的 轉(zhuǎn)動(dòng)誤差函數(shù)： E~^f(35, f) 將t=25°C帶入，即為25°C時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)35°的誤差： E2。一2S(35, 25)。
[0022] 綜上所述，本發(fā)明先記錄時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)顯裝置5的側(cè)量值和自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置8的 真值，再將測(cè)量值和真值相減得到誤差，再利用將轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程分解為先升溫后轉(zhuǎn)動(dòng)的原理，分 別計(jì)算純轉(zhuǎn)動(dòng)誤差和純升溫誤差，最終通過(guò)插值算法，得到任意溫度下、任意角度下相對(duì)于 基礎(chǔ)溫度t。的轉(zhuǎn)動(dòng)誤差，測(cè)量精度高、方法簡(jiǎn)單、易于操作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)熱誤差測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：包括用于提供可變恒溫溫度環(huán)境的恒 溫箱，其內(nèi)部設(shè)置工作臺(tái)，工作臺(tái)的臺(tái)面上放置待測(cè)的時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)，多面棱體反射鏡放置在時(shí) 柵轉(zhuǎn)臺(tái)上，二者無(wú)需嚴(yán)格對(duì)屯、，恒溫箱的側(cè)壁開設(shè)通孔，連接時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)和時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)顯裝置 的連接線從通孔中穿出，恒溫箱的箱口上開設(shè)觀察窗，自準(zhǔn)直儀位于可調(diào)Ξ腳架上，自準(zhǔn)直 儀的光軸對(duì)準(zhǔn)多面棱體反射鏡的幾何中屯、且平行于多面棱體反射鏡的橫截面，自準(zhǔn)直儀發(fā) 出的光線通過(guò)觀察窗射入恒溫箱內(nèi)部且照在多面棱體反射鏡上，反射光線通過(guò)觀察窗射入 自準(zhǔn)直儀，所述自準(zhǔn)直儀通過(guò)連接線與自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)熱誤差測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：所述工作臺(tái)由臺(tái)面 和多個(gè)支撐桿組成，所述臺(tái)面為水平面，所述多個(gè)支撐桿穿過(guò)恒溫箱的箱體支撐在地下水 泥基座上，所述支撐桿的個(gè)數(shù)為四個(gè)，支撐桿與臺(tái)面通過(guò)螺栓連接固定，支撐桿的桿長(zhǎng)方向 與臺(tái)面所處的水平面垂直。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)熱誤差測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：所述觀察窗為玻璃 窗，所述可調(diào)Ξ腳架的高度可調(diào)，可調(diào)Ξ腳架的頂端設(shè)有用于放置自準(zhǔn)直儀的平臺(tái)，平臺(tái)的 偏擺角度可調(diào)。4. 一種時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)熱誤差測(cè)量系統(tǒng)的熱誤差測(cè)量計(jì)算方法，該方法包括下列順序的步 驟： (1) 設(shè)多面棱體反射鏡具有N個(gè)棱柱面，打開恒溫箱的箱口，旋轉(zhuǎn)時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)，帶動(dòng)多面 棱體反射鏡同步旋轉(zhuǎn)，直至使自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置出現(xiàn)示數(shù)；關(guān)閉恒溫箱的箱口，將恒溫箱的 內(nèi)部溫度調(diào)節(jié)至溫度ti后保溫T1段時(shí)間； (2) 調(diào)節(jié)恒溫箱的內(nèi)部溫度，使其升溫At后保溫T2段時(shí)間，若自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝 置無(wú)示數(shù)，則打開恒溫箱的箱口，微轉(zhuǎn)時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)使恒溫箱的箱口關(guān)閉后自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝 置出現(xiàn)示數(shù)，記錄時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)顯裝置的示數(shù)和自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置的示數(shù)，并分別記為 巧fV*和其中，巧為恒溫箱內(nèi)部當(dāng)前設(shè)定的溫度； (3) 打開恒溫箱的箱Π，同一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)，帶動(dòng)多面棱體反射鏡同步旋轉(zhuǎn)，使得 關(guān)上箱口后自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置再次出現(xiàn)示數(shù)，關(guān)閉恒溫箱的箱口，保溫了3段時(shí)間，記錄時(shí)柵 轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)顯裝置的示數(shù)和自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置的示數(shù)，分別記為iilii和兩?1纏，其中巧為恒 'm滯' 溫箱內(nèi)部當(dāng)前設(shè)定的溫度，^為測(cè)量角度，單位為度，η為本步驟在同一溫度下重復(fù)的次 數(shù)； (4) 重復(fù)上一步，直至?xí)r柵轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)達(dá)到360°，即時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)已回零； (5) 判斷恒溫箱當(dāng)前設(shè)定溫度是否達(dá)到上限設(shè)定值，若判斷結(jié)果為否，則返回步驟（2)， 否則，進(jìn)入下一步； (6) 計(jì)算時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)在各個(gè)設(shè)定溫度巧下的轉(zhuǎn)動(dòng)誤差函數(shù)其中，緒為時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái) 的轉(zhuǎn)動(dòng)角度； (7) 選定各個(gè)設(shè)定溫度t*中的一個(gè)溫度作為基礎(chǔ)溫度t。，計(jì)算時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)在各設(shè)定溫度 巧相對(duì)于基礎(chǔ)溫度t。下，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0°即沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由于溫度變化造成的零位熱誤差 護(hù)右。一 惠0 ; (8) 疊加獲取各設(shè)定溫度t*相對(duì)于基礎(chǔ)溫度t。下，時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)任意轉(zhuǎn)動(dòng)角度竣的熱誤差 函數(shù)Et。--、t*{沒(méi)）：其中，t*根據(jù)假設(shè)為恒溫箱內(nèi)部各個(gè)設(shè)定的溫度； (9)要獲取任意編溫度下，任意轉(zhuǎn)動(dòng)角度瞧廂于基礎(chǔ)溫度t。的熱誤差，首先將纖帶入 各設(shè)定溫度巧相對(duì)于基礎(chǔ)溫度t。下的熱誤差函數(shù)，求出各設(shè)定溫度巧下，轉(zhuǎn)動(dòng) 角度為綜|時(shí)相對(duì)于基礎(chǔ)溫度*。的熱誤差(iXy)，其次通過(guò)插值或擬合算法，獲取轉(zhuǎn) 動(dòng)角度為綜1財(cái)，任意溫度t相對(duì)于基礎(chǔ)溫度t。的熱誤差函數(shù)壓綾祿，;最后，將編帶入 麵穀計(jì)算％溫度下，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為時(shí)對(duì)于基礎(chǔ)溫度t。的熱誤差|難~^||^。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱誤差測(cè)量計(jì)算方法，其特征在于：所述轉(zhuǎn)動(dòng)誤差函數(shù) fit*如）的計(jì)算方法如下： 首先，計(jì)算時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)在各個(gè)設(shè)定溫度t*下，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為下面一系列測(cè)量角度時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng) 誤差，所述測(cè)量角度為^，n=0, 1，2,…，N;計(jì)算方法如下：其中，分別為在設(shè)定溫度巧下，測(cè)量角度為!^度時(shí)，時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)顯裝 濟(jì)；.竭産.： 置的示數(shù)和自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置的示數(shù)；漢?^、分別為在設(shè)定溫度巧下，測(cè)量角度為幾D時(shí)，時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)顯裝置的示數(shù)和自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置的示數(shù)； 其次，對(duì)上述計(jì)算得到的轉(zhuǎn)動(dòng)誤差進(jìn)行插值計(jì)算，獲取各設(shè)定溫度巧下，0°~360° 時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)任意轉(zhuǎn)動(dòng)角度自的轉(zhuǎn)動(dòng)誤差函數(shù)批）。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱誤差測(cè)量計(jì)算方法，其特征在于：所述零位熱誤差 V 計(jì)算方法如下：其中，遂分別為在設(shè)定溫度t*下，測(cè)量角度為IT時(shí)，時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)顯裝置的示 數(shù)和自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置的示數(shù)；漢分別為在基礎(chǔ)溫度^下，測(cè)量角度為11°時(shí)，時(shí) 柵轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)顯裝置的示數(shù)和自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置的示數(shù)。7. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的熱誤差測(cè)量計(jì)算方法，其特征在于：所述插值算法為Ξ 次樣條插值，邊界條件為第Ξ類邊界條件，擬合算法為最小二乘擬合。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)熱誤差測(cè)量系統(tǒng)，包括恒溫箱，其內(nèi)部設(shè)置工作臺(tái)，工作臺(tái)的臺(tái)面上放置待測(cè)的時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)，多面棱體反射鏡放置在時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)的中央，恒溫箱的側(cè)壁開設(shè)通孔，連接時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)和時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)顯裝置的連接線從通孔中穿出，恒溫箱的箱門上開設(shè)觀察窗，自準(zhǔn)直儀位于可調(diào)三腳架上，自準(zhǔn)直儀的光軸對(duì)準(zhǔn)多面棱體反射鏡的幾何中心，自準(zhǔn)直儀發(fā)出的光線通過(guò)觀察窗射入恒溫箱內(nèi)部且照在多面棱體反射鏡上，反射光線通過(guò)觀察窗射入自準(zhǔn)直儀，所述自準(zhǔn)直儀通過(guò)連接線與自準(zhǔn)直儀數(shù)顯裝置相連。本發(fā)明還公開了一種時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)熱誤差測(cè)量計(jì)算方法。本發(fā)明可對(duì)時(shí)柵轉(zhuǎn)臺(tái)的熱誤差進(jìn)行測(cè)量，彌補(bǔ)了現(xiàn)有研究的空白；測(cè)量精度高、方法簡(jiǎn)單、易于操作。
【IPC分類】G01B11/26, G01B11/00, G01M13/00
【公開號(hào)】CN105241382
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510665914
【發(fā)明人】苗恩銘, 劉輝, 徐建國(guó), 馬慧, 費(fèi)業(yè)泰
【申請(qǐng)人】合肥工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年10月16日