精密工程該如何測(cè)量？
陳龍飛
以毫米級(jí)或更高精度進(jìn)行的工程測(cè)量。重要的科學(xué)試驗(yàn)和復(fù)雜的大型工程，例如高能加速器設(shè)備部件的安裝、衛(wèi)星和導(dǎo)彈發(fā)射軌道及精密機(jī)件傳送帶的鋪設(shè)等，都要進(jìn)行精密工程測(cè)量。除常規(guī)的測(cè)量?jī)x器和方法外，常需設(shè)計(jì)和制造一些專(zhuān)用的儀器和工具。計(jì)量、激光、電子計(jì)算機(jī)、攝影測(cè)量、電子測(cè)量技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)等也已應(yīng)用于精密工程測(cè)量工作中。
精密工程測(cè)量技術(shù)包括精密地直線定線、測(cè)量角度（或方向）、測(cè)量距離、測(cè)量高差以及設(shè)置穩(wěn)定的精密測(cè)量標(biāo)志。從測(cè)量方案設(shè)計(jì)、實(shí)地施測(cè)到成果處理和利用的各個(gè)階段中都要利用誤差理論進(jìn)行分析。
定線 通常用精密經(jīng)緯儀進(jìn)行，以其望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)面為基礎(chǔ)，從而測(cè)定目標(biāo)點(diǎn)的橫向偏離值。要求高精確度時(shí)可用專(zhuān)用的準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡。張緊的弦線也可用作基準(zhǔn)線，并用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量設(shè)備部件距離基準(zhǔn)線的垂距。激光束也可作為基準(zhǔn)線，有時(shí)使激光束經(jīng)菲涅耳波帶板干涉形成光點(diǎn)或亮十字絲像，配合光電接收靶進(jìn)行準(zhǔn)直測(cè)量，如果激光束在真空管道中傳輸，則波帶板準(zhǔn)直法精度可以達(dá)準(zhǔn)直長(zhǎng)度的10□數(shù)量級(jí)。
測(cè)角 角度（或方向）用經(jīng)緯儀測(cè)量。觀測(cè)時(shí)要用適當(dāng)?shù)姆椒p少或避免望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦誤差及其他儀器誤差的影響，要選擇或創(chuàng)造良好的觀測(cè)條件以削弱外界因素的不良影響，要盡量減少儀器和目標(biāo)偏心差的影響，必要時(shí)可在觀測(cè)成果上加入儀器豎軸傾斜改正數(shù)及測(cè)微器讀數(shù)的行差改正數(shù)。
測(cè)距 較短距離的精密測(cè)量，主要用因瓦合金制成的線尺或帶尺，配備特制的對(duì)中設(shè)備和讀數(shù)顯微鏡進(jìn)行。丈量時(shí)尺子的拉力要保持恒定，可采用空氣軸承的滑輪或刀口支承,要提高讀數(shù)的精度,可應(yīng)用讀數(shù)顯鏡或?qū)ｉT(mén)的精密機(jī)械測(cè)微裝置，使讀數(shù)誤差減少至微米級(jí)。用激光干涉的方法測(cè)量距離，其誤差和波長(zhǎng)為同一數(shù)量級(jí)。雙頻激光干涉測(cè)長(zhǎng)儀,可以測(cè)量長(zhǎng)至50米左右的距離,其反光鏡要沿導(dǎo)軌移動(dòng)，并可用以精確測(cè)定其他尺子的長(zhǎng)度。較長(zhǎng)的距離宜用精密的光電測(cè)距儀測(cè)量,測(cè)距達(dá)2.5公里，測(cè)距的相對(duì)精度可達(dá)10□。
測(cè)高 測(cè)量高差通常用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行。當(dāng)視線短至5～10米時(shí)，測(cè)量高差的精度可以達(dá)到 0.05毫米左右。用帶有機(jī)械測(cè)微裝置的精密水準(zhǔn)器安裝設(shè)備時(shí)，測(cè)量相距不到 1.5米的兩點(diǎn)高差精度，可以達(dá)到0.01毫米左右。用精密的液體靜力水準(zhǔn)儀測(cè)量高差的誤差可減少至幾個(gè)微米。應(yīng)用電子技術(shù)判斷水準(zhǔn)器氣泡居中的精度為0.5□。
標(biāo)志 精密工程測(cè)量要在相應(yīng)的標(biāo)志上進(jìn)行。平面標(biāo)志應(yīng)能使測(cè)量?jī)x器在標(biāo)志上面精確就位。為此常采用某種強(qiáng)制對(duì)中裝置。例如球與圓柱孔配合的對(duì)中裝置，可使儀器在標(biāo)志上的對(duì)中誤差小于0.1毫米,精密研磨的軸與軸套匹配的裝置，可使對(duì)中誤差小于0.01毫米。在精密工程測(cè)量工作中，要求標(biāo)志與設(shè)備或設(shè)備基礎(chǔ)精確地、牢固地連接。一項(xiàng)工程要有若干個(gè)絕對(duì)位置非常穩(wěn)定的平面和高程基準(zhǔn)點(diǎn),最好用基巖標(biāo)志作為基準(zhǔn)點(diǎn);在軟土地區(qū)可用深埋鋼管標(biāo)志作為高程基準(zhǔn)點(diǎn)，用倒錘作為平面基準(zhǔn)點(diǎn)。倒錘的標(biāo)志錨固在地表下幾十米深處，
標(biāo)志上系一根柔性絲，用浮力把它向上拉緊。絲上任何一點(diǎn)的平面坐標(biāo)與地下標(biāo)志的平面坐標(biāo)完全一致。
在較大的施工場(chǎng)地上，通常先設(shè)置一系列精密控制點(diǎn)作為放樣的依據(jù)，以使繁多的部件精確安裝在設(shè)計(jì)位置上。高程控制一般采用水準(zhǔn)網(wǎng)。平面控制網(wǎng)可以是測(cè)角網(wǎng)、邊角網(wǎng)、測(cè)邊網(wǎng)等。也可以布設(shè)三維網(wǎng)，同時(shí)測(cè)定各點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程�？刂凭W(wǎng)的形狀常受工程形狀所制約,例如線形工地上宜布設(shè)直伸形網(wǎng),環(huán)形工地上宜布設(shè)環(huán)形網(wǎng)。精密工程控制網(wǎng)常有較多的多余觀測(cè)，提供可靠的校核并提高測(cè)定待定點(diǎn)坐標(biāo)和高程的精度（見(jiàn)工程控制測(cè)量）。
