摘要：本文介紹了測(cè)距儀、全站儀測(cè)距部分檢定的內(nèi)容及概念，著重強(qiáng)調(diào)了加、乘常數(shù)是什么范疇的概念，表達(dá)了應(yīng)對(duì)檢定規(guī)范中加、乘常數(shù)做出限制性要求這一觀點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞：測(cè)距儀，全站儀，加、乘常數(shù)，檢驗(yàn)

　　Abstract: this paper introduces the ranger, tachometer ranging verification of the concepts and contents of, emphasized the add, by constant is what category concept, and expressed to add, by constant verification regulate a restrictive requirements this view.

　　Keywords: rangefinder, tachometer, add, by constant, inspection

　　中圖分類號(hào)：TD687 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

　　O、引言

　　《計(jì)量法》首先明確了計(jì)量工作的直接目的就是保障計(jì)量單位的統(tǒng)一和量值的準(zhǔn)確可靠，無(wú)論是在生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)還是科學(xué)研究等方面，計(jì)量工作都是維護(hù)正常社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的重要保證，確保其測(cè)繪儀器技術(shù)指標(biāo)的準(zhǔn)確尤為重要。所以，我們要不斷的完善檢定規(guī)范中的檢定方式以及內(nèi)容以保障測(cè)繪成果的準(zhǔn)確。

　　一、問(wèn)題之所在

　　自上世紀(jì)光電測(cè)距儀問(wèn)世以來(lái)，儀器加、乘常數(shù)(專指測(cè)距儀或全站儀的加、乘常數(shù)，下同)就凸顯其重要性，因?yàn)樗�直接參與測(cè)量成果的改正，影響到測(cè)量成果的正確性。因此檢驗(yàn)的原理和方法就隨即產(chǎn)生，然而直到今天，我們對(duì)加、乘常數(shù)仍然存在一些模糊的概念。甚至有一些單位對(duì)加、乘常數(shù)每年檢定出現(xiàn)的變動(dòng)提出質(zhì)疑。

　　先看我國(guó)計(jì)量檢定規(guī)程JJG703-1990和JJG703-2003，我們可以從規(guī)程中看到周期誤差、幅相誤差、相位不均勻性誤差等誤差概念，但始終無(wú)法從檢定規(guī)程文字中直接加以體會(huì)出加、乘常數(shù)是什么范疇的概念，似乎在把它界定為一個(gè)非誤差的概念。再看看相關(guān)規(guī)定，JJG703-1990中僅對(duì)加、乘常數(shù)檢驗(yàn)作出了限制性要求，而這兩代規(guī)程對(duì)加、乘常數(shù)本身的取值范圍均沒(méi)有作出任何限制規(guī)定，就是說(shuō)，我們國(guó)家的測(cè)距儀計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)明確告之，只要加、乘常數(shù)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差符合限制性要求，測(cè)距儀(全站儀)的測(cè)距加、乘常數(shù)可以為任意值;且不同儀器可以千差萬(wàn)別，可以任意的無(wú)限的參差不齊!

　　二、檢定方式

　　檢定加、乘常數(shù)通常采用兩種方式進(jìn)行:室內(nèi)方式和戶外方式.室內(nèi)檢定方式的優(yōu)點(diǎn)是溫度、氣壓比較恒定，所以外界的干擾較小，而且距離比較短，建基線場(chǎng)比較容易。戶外檢定的優(yōu)點(diǎn)是由于基限比較長(zhǎng)(一般在一公里之三公里)所以測(cè)距范圍廣，因此，測(cè)距值長(zhǎng)、短兼而有之，不同距離數(shù)據(jù)都參與了加、乘常數(shù)的計(jì)算，能全面反映儀器的性能。缺點(diǎn)是找到符合要求的場(chǎng)地較困難，檢定過(guò)程對(duì)天氣的要求較高。我們現(xiàn)在采用的是三公里基線的戶外檢定方式。

　　三、加、乘常數(shù)概念的實(shí)質(zhì)是誤差

　　加、乘常數(shù)究竟是什么概念呢?加、乘常數(shù)就是儀器誤差的概念。顯然，加、乘常數(shù)是完全符合測(cè)量值與真值差異屬性這一判別要件，它們是測(cè)量值與真值差異的一種(規(guī)律)表現(xiàn)形式，就是周期誤差是反映了誤差的周期規(guī)律，幅相誤差反映了誤差的照準(zhǔn)規(guī)律一樣，加、乘常數(shù)誤差分別反應(yīng)的就是誤差的加常量和成常量規(guī)律。要說(shuō)這些誤差之間存在不同，那也僅僅限于規(guī)律的自身，而絕不存在與本質(zhì)——測(cè)量值與真值的差異屬性。所以加、乘常數(shù)的誤差地位當(dāng)然就是一樣，不應(yīng)該有任何不同。

　　由于加、乘常數(shù)誤差分別反映的是加常量規(guī)律和乘常量規(guī)律的誤差，不是隨機(jī)規(guī)律，所以加、乘常數(shù)誤差當(dāng)然也屬于系統(tǒng)誤差的范疇。測(cè)距總誤差分為二部分 ;一為隨機(jī)誤差:其中包括噪聲誤差、電子原理誤差。二為系統(tǒng)誤差：其中包括加常數(shù)誤差、乘常數(shù)誤差、周期誤差、幅相誤差、相位不均勻性誤差、頻率誤差。實(shí)際上不論JJG-1990還是JJG-2003，其所引用的加、乘常數(shù)測(cè)試原理其實(shí)還是系統(tǒng)誤差測(cè)試原理的經(jīng)典方法——線性回歸法，從它的誤差方程式Y(jié)i=K+RDi+Vi就可以看出加常數(shù)K、乘常數(shù)R與真值誤差Yi是從屬關(guān)系(Di為基線值、Vi為殘差)，加、乘常數(shù)是從真誤差Yi中提取的誤差分量，這本身從側(cè)面還是證明了加、乘常數(shù)的誤差地位的確鑿性。

　　當(dāng)然需要強(qiáng)調(diào)，加、乘常數(shù)誤差大小的檢驗(yàn)結(jié)果中還存有誤差存在的(Mk和Mr),誤差的檢驗(yàn)結(jié)果還存有誤差，這是非常正常的，和加、乘常數(shù)本身就是誤差的概念的論點(diǎn)沒(méi)有不同。結(jié)果是誤差是一回事，結(jié)果中還有誤差是另外一回事，之間沒(méi)有因果邏輯，本文也不存在“因?yàn)闄z定結(jié)果還有誤差，所以結(jié)果就是誤差”這樣的論證觀點(diǎn)!

　　既然加、乘常數(shù)的誤差地位確定，加、乘常數(shù)當(dāng)然就不可以為任意值，就不可以不同儀器千差萬(wàn)別，就不可以任意的無(wú)限的參差不齊(請(qǐng)?jiān)囅胍幌庐?dāng)儀器的加、乘常數(shù)取值范圍成千上萬(wàn)時(shí)的景象)。規(guī)程JJG703_2003對(duì)加、乘常數(shù)誤差的檢定結(jié)果(K、R)不做限制，而僅僅對(duì)其檢驗(yàn)結(jié)果的誤差(Mk、Mr)檢驗(yàn)結(jié)果的可信度作限制，這顯然存在一定的問(wèn)題。

　　在從事檢定工作二十多年之中，檢定記錄得出的結(jié)論，如果儀器加、乘常數(shù)偏大時(shí)，檢驗(yàn)結(jié)果的誤差(Mk和Mr)也大。而且，每年檢定結(jié)果變動(dòng)很大，客戶往往會(huì)提出很多質(zhì)疑。以前的儀器出現(xiàn)這種現(xiàn)象很多，隨著儀器制造業(yè)的不斷發(fā)展，近年來(lái)出現(xiàn)這種情況明顯減少，而且會(huì)越來(lái)越好。

　　四、加、乘常數(shù)誤差的形成根源及檢驗(yàn)意義

　　加常數(shù)誤差系由儀器的測(cè)距部(包括反射鏡)光學(xué)零點(diǎn)和儀器的對(duì)點(diǎn)器不一致所造成的，它由儀器常數(shù)誤差和棱鏡常數(shù)誤差兩部分構(gòu)成。這就是加常數(shù)誤差的原理性和根源。

　　乘常數(shù)誤差系儀器時(shí)間基準(zhǔn)偏差造成的，其源于光電測(cè)距儀是通過(guò)光速乘以時(shí)間差換算距離的原理，時(shí)間基準(zhǔn)的成常量改正數(shù)必然傳遞到距離測(cè)量結(jié)果之中。因?yàn)榇蟛糠值臋z定都在室外檢定場(chǎng)進(jìn)行的，所以在檢定過(guò)程中，天氣的因素：如溫度、氣壓、濕度、能見度、風(fēng)速都會(huì)對(duì)乘常數(shù)的結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。

　　雖然加、乘常數(shù)誤差的形成機(jī)理非常單純，但仍然存有一些其它的誤差源也能產(chǎn)生類似加、乘常數(shù)誤差效果。最典型的就是幅相誤差和相位不均勻性誤差。還有氣象參數(shù)誤差、儀器內(nèi)部的改正數(shù)等。

　　幅相誤差產(chǎn)生加常數(shù)效果的機(jī)理是：當(dāng)測(cè)距儀或全站儀內(nèi)外光路光強(qiáng)調(diào)整的不一致時(shí)，內(nèi)外光路測(cè)量的幅相誤差也就不一致，不能完全實(shí)現(xiàn)內(nèi)外光路的誤差抵償，從而給測(cè)量帶來(lái)了附加固定誤差。

　　幅相誤差產(chǎn)生乘常數(shù)效果的機(jī)理是：由于信號(hào)強(qiáng)度隨距離之單調(diào)變化，而單調(diào)變化的誤差規(guī)律按照模型Yi=K+RDi+Vi進(jìn)行擬合時(shí)當(dāng)然可以產(chǎn)生顯著的乘常數(shù)的。但是，這種幅相誤差導(dǎo)致的“乘常數(shù)”穩(wěn)定性極差。

　　相位不均勻性誤差產(chǎn)生乘常數(shù)效果的機(jī)理是：測(cè)距光斑隨距離的增大而增大，不同距離時(shí)棱鏡截取的光斑分量不一樣。距離近時(shí)，棱鏡截取了大部分的光斑，測(cè)量的是大部分光斑的平均相位，有較好的混像效果，相位不均性誤差體現(xiàn)的不明顯;而距離較遠(yuǎn)時(shí)，截取了較小部分的光斑，測(cè)量的是較小部分的光斑的平均值，混相效果差，相位不均勻性誤差體現(xiàn)明顯。這樣相位不均勻誤差也能產(chǎn)生隨距離單調(diào)變化的誤差效果，按照模型Yi=K+RD+Vi進(jìn)行擬合，當(dāng)然也可以產(chǎn)生顯著性的乘常數(shù)的效果。

　　儀器內(nèi)部和比例改正數(shù)可以直接產(chǎn)生加、乘常數(shù)誤差，可以導(dǎo)致光速計(jì)算不準(zhǔn)確，直接產(chǎn)生乘常數(shù)誤差效果。

　　再有，儀器制造中出現(xiàn)的一些缺陷也可以導(dǎo)致儀器的加、乘常數(shù)出現(xiàn)偏大或不穩(wěn)定的現(xiàn)象：如加工工藝、測(cè)距系統(tǒng)的一些缺陷。這可以在同一種生產(chǎn)廠家、同一種型號(hào)的儀器、在相同的檢測(cè)條件下測(cè)出的加、乘常數(shù)相差很大、精度變化很大的得到證實(shí)。而且這種誤差的來(lái)源沒(méi)有規(guī)律可循，是一種偶然誤差來(lái)源，或多或少也會(huì)參與到系統(tǒng)誤差中，所以導(dǎo)致了儀器的測(cè)量結(jié)果的不穩(wěn)定。

　　正因?yàn)橛羞@么多的誤差源，甚至是一些穩(wěn)定性較差的誤差源，都對(duì)儀器加、乘常數(shù)的檢驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，所以基線比較檢驗(yàn)所獲得的加、乘常數(shù)誤差實(shí)質(zhì)是儀器所有誤差的綜合值。絕對(duì)不是什么單一的光學(xué)零點(diǎn)和頻率偏差問(wèn)題，這也就是基線計(jì)量與頻率計(jì)量的實(shí)質(zhì)區(qū)別。也正是由于綜合值中包括含有不穩(wěn)定的誤差源，所以才有部分劣質(zhì)儀器的加、乘常數(shù)誤差性能存在不穩(wěn)定的現(xiàn)象，有些學(xué)者以結(jié)果不穩(wěn)定為依據(jù)懷疑基線比較原理而不懷疑儀器的穩(wěn)定性能的思維也是有欠考慮的。所以我們當(dāng)然也就更不應(yīng)該容許加、乘常數(shù)誤差值可以任意無(wú)限大小。

　　也真是因?yàn)榛�線比較檢驗(yàn)所獲得的加、乘常數(shù)誤差是儀器所有系統(tǒng)化誤差的綜合效果，所以加、乘常數(shù)誤差的檢驗(yàn)意義僅僅在于：當(dāng)檢驗(yàn)得到的加、乘常數(shù)誤差值很小時(shí)，是可以合理相信該儀器測(cè)距系統(tǒng)誤差性能是合格的，因?yàn)閮x器保持了出廠時(shí)的狀態(tài)，儀器是穩(wěn)定的;當(dāng)檢驗(yàn)得到的加、乘常數(shù)誤差值較大時(shí)，則可以肯定儀器測(cè)距系統(tǒng)誤差性能存在問(wèn)題，因?yàn)閮x器偏離了出場(chǎng)時(shí)的狀態(tài)，儀器是不穩(wěn)定的，必須查證其原因所在。這也是我們過(guò)去一直使用基線比較法結(jié)算加、乘常數(shù)存在的一點(diǎn)缺陷。目前還沒(méi)有更好地模型去結(jié)算加、乘常數(shù)。因此也不能因?yàn)橐稽c(diǎn)小的缺陷而廢除基線比較模型法結(jié)算加、乘常數(shù)。

　　國(guó)家規(guī)程對(duì)加、乘常數(shù)誤差不做限差，可能源于一：加、乘常數(shù)到底多大為合理;二：系統(tǒng)誤差不穩(wěn)定還有檢定綜合精度加以限制。

　　通過(guò)從事二十多年的計(jì)量檢定工作得出的結(jié)論是：乘常數(shù)誤差接近零附近儀器的性能都非常好，所以，顯然對(duì)儀器加、乘常數(shù)的數(shù)值加以限制很有必要。

　　五、結(jié)論

　　綜上所述，儀器加、乘常數(shù)就是一種系統(tǒng)誤差，既然是系統(tǒng)誤差，當(dāng)然不允許其為任意值，所以理論上講，儀器的加、乘常數(shù)為任何值，而不對(duì)其做出任何限制是有欠考慮得。從事儀器檢定工作多年經(jīng)驗(yàn)體會(huì)到，在實(shí)踐中，也正是由于國(guó)家規(guī)程中沒(méi)有對(duì)儀器加、乘常數(shù)進(jìn)行限制，才導(dǎo)致了很多儀器檢驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的加、乘常數(shù)誤差性能參差不齊的現(xiàn)象。也導(dǎo)致了對(duì)一些儀器不良性能的袒護(hù)和放任，以至于影響到國(guó)家的建設(shè)，所以應(yīng)當(dāng)在計(jì)量規(guī)程JJG703—2003中增加關(guān)于加、乘常數(shù)誤差范圍的限制是很有必要的。

　　參考文獻(xiàn)

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