JJG 703-2003 光电测距仪

中华人民共和国国家计量检定规程

JJG703-2003

光电测距仪

Electro一opticalDistanceMeter

(EDMInstruments)

2003一09一23发布2004一03一23实施

国家质量监督检验检疫总局发布

工万G703-2003

光电测距仪检定规程

尹

.

。

.

。

6

VerificationRegulationofJJG703-2003}

6代替JJG703-1990}

Electro一opticalDistanceMeter龟.

(EDMInstruments)

本规程经国家质量监督检验检疫总局于2003年09月23日批准，并自

2004年03月23日起施行。

归口单位:全国几何量角度计量技术委员会

主要起草单位:中交第一公路勘察设计研究院

中国地震局第二地形变监测中心

陕西省计量测试研究所

参加起草单位:中南大学

陕西方正计量测试有限公司

同济大学

苏州一光仪器有限公司

本规程委托全国几何量角度计量技术委员会负责解释

JJG703-2003

本规范主要起草人:

王保和(中交第一公路勘察设计研究院)

任道胜(中国地震局第二地形变监测中心)

刘莹(陕西省计量测试研究所)

参加起草人:

张学庄(中南大学)

夏颂(陕西方正计量测试有限公司)

虞润身(同济大学)

付晓平(苏州一光仪器有限公司)

JJG703-2003

目录

1范围··························································································……(1)

2引用文献····················································································……(1)

3概述··························································································……(1)

4计量性能要求··········································，···································……(2)

4.1发射、接收、照准三轴关系的正确性·············································……(2)

4.2反射棱镜常数的一致性·······························································……(2)

4.3调制光相位均匀性·····································································……(2)

4.4幅相误差·(2)

4.5分辨力····················································································……(2)

4.6周期误差·················································································……(2)

4.7测尺频率·················································································……(2)

4.8加常数、乘常数········································································……(2)

4.9测量重复性··············································································……(2)

4.10测程···················································································……(2)

4.11测距综合标准差·····································································……(2)

5通用技术要求··············································································……(3)

5.1外观与功能··············································································……(3)

5.2光学对中器··············································································……(3)

5.3外业要求················································································……(3)

6计量器具控制··············································································……(3)

6.1检定条件·················································································……(3)

6.2检定项目和检定方法··································································……(3)

6.3检定结果处理···········································································……(14)

6.4检定周期·················································································……(14)

附录A推荐采用的检定方法····························································……(ts)

附录B检定记录计算范例·····························。·································……(1s)

附录C检定证书和检定结果通知书内页格式·······································……(30)

JJG703-2003

光电测距仪检定规程

范围

本规程适用于工、II.m、IV级相位式光电测距仪及其它采用相位式测距仪器的测

距部分的首次检定、后续检定和使用中检验。脉冲式光电测距仪可参照本规程实施校

准。

2引用文献

JJF1001-1998通用计量术语及定义

JJF1059-1999测量不确定度评定与表示

ISO17123-2001Opticsandopticalinsturment-Fieldproceduresfortestinggeodeticand

surveyinginsturment-Part4:Electro-opticaldistancemeter(EDMinsturments)

GB/T16818-1997中、短程光电测距规范

使用本规程时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。

3概述

光电测距仪是广泛应用于工程测量、地形测量、地籍测量及大地测量的长度计量仪

器。

光电测距仪按测程分类，分为短程、中程、长程。测程小于3km为短程测距仪，

3km至15km为中程测距仪，测程大于15km至60km为长程测距仪。

按测距仪出厂标称标准差，归算到lkm的测距标准差计算，分为三级(见表1)0

表1测距仪的准确度分级

测距标准差

准确度等级

中、短程测距仪长程测距仪

Imd_-(1+D)mmm,_-(5+D)mm

II(1+D)mm<md_}(3+2D)mm

m(3+2D)mm<m,_}(5+5D)mm

1V(等外级)nad>(5+5D)mm

注:D为测量距离，单位为km.

测距仪出厂标称标准差表达式为

nad=a+bD

式中:a—标称标准差固定部分，mm;

b—标称标准差比例系数，mm/km;

JJG703-2003

D测量距离，kma

4计f性能要求

4.1发射、接收、照准三轴关系的正确性

4.1.1要求:当使用测距仪的望远镜照准反射棱镜的标志时，测距仪所接收到的返回

信号应最大。

4.1.2测距头与照准望远镜可分离的测距仪，其连接器的重复安装误差应小于30"o

4.2反射棱镜常数的一致性

测距仪使用的各配套反射棱镜常数最大互差应不大于仪器标称标准差的固定误差的

1/40

4.3调制光相位均匀性

测距时测距仪照准反射棱镜的标志后偏调1'，因调制光相位不均匀而引起的测距误

差应小于出厂标称标准差固定误差的1/20

4.4幅相误差

在不同的回光信号强度下，对同一距离重复测距，其最大值与最小值之差应不大于

该仪器标称标准差固定误差的1/20

4.5分辨力

测距仪测距时能够分辨的最小距离，其值应不大于仪器出厂标称标准偏差的固定误

差的1/40

4.6周期误差

周期误差的振幅应小于或等于该仪器标称标准差的固定误差的3/50

4.7测尺频率

4.7.1测距仪开机以后，测尺频率的变化范围〔(f,-f.)lfo〕应不大于该仪器标称标

准差的比例误差的2/3a

4.7.2测距仪在适用的温度范围内，测尺频率随环境温度的变化范围应不大于该仪器

标称标准差的比例误差的2/3(具有恒温系统的测距仪不要求此项)，或据厂方给定的频

率温度变化曲线进行修正后的频率差值变化范围应符合上述要求。

4.8加常数、乘常数

加常数、乘常数测量的标准差不大于该仪器标称标准差的1/2.

4.9测量的重复性

测距仪测量的重复性应不大于仪器标称标准差的1/40

4.10测程

在规定的大气能见度及规定使用的反射棱镜组合个数条件下检定测程，测距仪能够

测出的最短和最长距离，其误差应不大于该仪器标称标准差的2.58倍。

4.H测距综合标准差

检定归算出测距仪测距标准差应不大于仪器出厂标称标准差，即计算出的a应小

于或等于标称标准差的固定误差;b应小于或等于标称标准差的比例误差。

2

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5通用技术要求

外观与功能

仪器各工作面上不应有锈蚀、碰伤、划痕，各非工作面上不应有脱漆及影响外

观的其他缺陷。使用中与修理后的仪器允许有上述不影响准确度的缺陷。

仪器应标明制造厂或厂标、型号、出厂编号，国产仪器应有〔互标志。

5.1.3仪器的连接机构应稳定可靠，使用方便，各活动部位的转动、移动应平稳，不

应有突跳、阻滞及空回现象，制动机构应灵活有效。

5.1.4仪器的光学零部件上应无水珠、霉斑、灰尘。

5.1.5仪器的各操作键在使用中应舒适有效，在工作环境下数字显示应清晰。

5.1.6仪器的各功能应正常。

5.2光学对中器

距光学对中器1.5m的范围内，对中偏差应小于lmmo

5.3外业要求

外业测距时，参照GB/T1618-1997《中、短程光电测距规范》中有关条文作业。

6计，器具控制

计量器具控制包括首次检定、后续检定及使用中检验。

6.1检定条件

6.1.1检定用计量器具及技术要求见表2o

表2计t器具及其技术要求

序号设备名称技术要求

1基线相对误差续1x10一6

2测距仪1级

3温度计、气压表见表4

4频率检测装置时基频率准确度‘1x10-a,测量不确定度‘1、10-'

5分辨力检验台0.01=

6周期误差检验台准确度_<2x10-'，平直度‘5x10-'

7减光板连续减光

检定环境条件

检定工作在常温下进行，检定时气象条件相对稳定，气压与温度变化对测距

的影响应小于1mm/kmo

6.1.2.2检定过程中，测距仪应不受到强磁场、电场、障碍物、反光物等干扰。

6.2检定项目和检定方法

光电测距仪首次检定、后续检定和使用中检验的检定项目列于表3中。

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表3检定项目及主要检定设备

检定类别

序号检定项目主要检定工具首次后续使用中检验

检定检定中、短程长程

1外观与功能放大镜、配套附件及微机十+士+

2光学对中器光学对中器检验台十+

发射、接收、照准

3反射棱镜及偏调板++

三轴关系的正确性

4反射棱镜常数的一致性测距仪+士

5调制光相位均匀性反射棱镜十+

6幅相误差减光板十土

7分辨力分辨力检验台+十

I{

8周期误差周期误差检验台+土

开机特性数字频率计、光电转换器、+士

4测尺频率

温漂特性专用调温恒温箱(室)士土

加常数标准差、

10长度检定场、温度计、气压计十十

乘常数标准差

11测量的重复性反射棱镜十+

12测程已知长度、温度计、气压计土士

13测距综合标准差已知长度、温度计、气压计十+士士

注:检定类别中“+”为应检项目，“士”为可不检项目，由送检单位需要确定，“一”为不

检项目。

6.2.1外观与功能

6.2.1.1目视，仪器应符合5.1条要求。

6.2.1.2整机通电操作试验，其各功能应正常。

6.2.2光学对中器

将光学对中器安置在可旋转的对中器检验台上并整平(检验台安置整平不确定度应

小于25");在距离对中器光轴0.8m,1.5m两处设置标志;调整标志，使标志中心与对

中器光轴重合;旋转检验台1800观测对中器的光轴的偏离量，重复三次，取平均值，其

偏离量的1/2应满足5.2条要求。

a

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对于能够旋转的光学对中器，可不使用检验台，旋转光学对中器按上述方法检定。

6.2.3发射、接收、照准三轴关系的正确性

在距测距仪300m至lkm处安置反射棱镜，用测距仪的望远镜照准反射棱镜的标

志，接通测距仪电源，观测其返回信号的强度;旋动测距仪的水平与垂直微动螺旋，观

察返回信号强度的变化，再找出返回信号最大的位置，此时，望远镜十字丝与反射棱镜

标志应重合。

6.2.4反射棱镜的一致性

在室内长约30m的距离分别安置测距仪与受检反射棱镜，调整测距仪照准标志，

分别对各配套反射棱镜进行测距。读取10次距离求其平均值，在测距中不得再次调整

测距仪。对各配套反射棱镜所测的距离平均值进行比较，其最大值与最小值之差应满足

4.2条要求。范例见附录表B.1.

6.2.5调制光相位均匀性

调制光相位均匀性采用光斑位置截取法:

a)选择长约50m检定场地，两端分别安置测距仪与反射棱镜，使其大致等高。

b)由中心点向上下左右等间隔地移动光轴测距，接通测距仪电源，照准反射棱镜

标志后，分别向上下左右各方向移动光轴，找出光斑的可测范围。按其大小，由中心点

向上下左右等间隔地移动光轴测距，每间隔读数5次取平均值，范例见附录表B.2.

测点顺序如图1所示，在偏调2'的区域内测点应不少于13个点。

544638027190II

图1

c)将光斑中心点测距值与其他各点测距值之差绘制等相位差图，偏调1’其最大差

值应符合4.3条要求。

6.2.6幅相误差

6.2.6.1在室内长约30m的距离两端分别安置测距仪与反射棱镜。在测距仪收发镜筒

前的光路上设置减光板(灰度滤光器)，为避免附加误差，减光板(灰度滤光器)平面

不得与光路垂直。

6.2.6.2对于自动减光的测距仪，将灰度滤光器安置在仪器发射筒前，调整滤光器改

变信号强度大小，在光信号强度的可测区域内使光信号由强而弱变化，选取6个不同回

光信号强度测距，每次取10次读数的平均值为所测距离。六个距离的最大互差应符合

4.4条要求。

6.2.6.3对于手动光阑(或减光板)的仪器，旋转手动光阑(或减光板)将光信号减

弱到可测光强区的最小值进行测距，取5次读数求其平均值为所测距离。然后逐渐旋开

光阑(或减光板)，光信号强度每变化一格进行一次测距，直到可测光强最大值为止。

5

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6.2.6.4将各光信号强度测得距离进行比较，求其差值并作出差值与光信号强度变化

曲线图，所测各距离的最大与最小值之差应符合4.4条要求。见附录表B.3o

6.2.7分辨力

6.2.7.1在室内取约30m距离，两端分别安置测距仪和分辨力检验台。使测距仪与检

验台上的反射棱镜等高且使反射棱镜移动的方向与测距仪的光轴一致。

将仪器照准反射棱镜标志后重复测距，取10次读数求其平均值为测距值。测距由

检验台的零点位置开始，等间隔移动反射棱镜10次，每次移动间隔为l.lmm。范例见

附录表B.4.

6.2.7.2分辨力的计算

将观测值归算到零点，求其归算量的平均值D:

艺D一}',di

Da=竺n(1)

式中:Di—反射棱镜在各位置的距离观测值;

d—反射棱镜在分辨力检验台上由零点开始改变的距离值，畏pdi=1.1(i一1)

1刀nl;

i—各观点序号1,2,…，no

分辨力的计算公式:

m3}=厅(2)

观测值与归算量的差值:

”=D一‘D。一di(3)

6.2.8周期误差

采用平台法检定。

6.2.8.1仪器安置如图2所示。在长形平台上放置一根基线尺，其长度应大于受检仪

器的测尺长。该尺的准确度优于2x10-5，其最小分度应小于或等于受检仪器测尺长的

1/40。基线尺的零点与平台起始点对准并固定，另一端拉一个与该尺检定时张尺拉力相

符的重锤或弹簧秤。检定平台平直度应优于5x10-5，检测起始点与安置仪器(墩或脚

图2周期误差检定

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架)高差不大于2mm且在同一方向线上。

6.2.8.2将测距仪与反射棱镜分别整平对中，从平台上基线尺的零点开始观测，反射

棱镜由近而远移动，每次移动的距离为测距仪测尺长的1/40或1/20，各点的对中位移

误差不大于。.2mm，每移动一次反射棱镜，进行一次测距，取5次读数求其平均值为所

测距离值，依次测完40或20个点(包括起始零点)。然后，由远而近进行返测，取其

往返观测的平均值为相应各点的距离。

6.2.8.3周期误差的计算公式

周期误差对观测距离的修正值为

‘_一_t.D了‘4、

1，

DU=Asinl0.+万x360'、

其中:

了、

才.‘气尸、

A=丫XZ+梦、/

了、

.6卫

Y'q=aretan务、了

:=_2}:[一(会·3600)]“卫，了7少、、

、

2}"[-一会(·3600)l;j

r只l

n

了

n、

1

l=Dm+(i一1)d一D;、7

式中:A—周期误差振幅;

Oo—周期误差的初相角;

D—测距仪测定距离值;

Do,测距仪与基线尺零点间距离;

观测反射棱镜的点数;

d—反射棱镜移动的间隔;

U—受检测距仪测尺的长度;

6.2.8.4周期误差测定标准差的估算

观测值的标准差:

(10)

式中:

鑫:二即十{客卜sinD(`x360')lj]}二{客[一(:一)l,;}二鑫t2

(11)

77G703-2003

振幅测定的标准差:

MA=MO拐)2l(

初相角测定的标准差:

moo=(AAIP)31(

式中:p=206265";

其他符号同上式。

6.2.8.5周期误差的图解

以(D、一Do,)值为横坐标，以l为‘纵坐标，绘出误差曲线图。

当周期误差振幅A大于要求值时，应送厂修理。对于使用中检验的仪器，误差曲

线图周期性显著，应复测一次，振幅A和初相角Oo稳定，可用两次观测的A,0。平均

值对观测距离值加以修正来使用。范例见附录表B.5.

6.2.9测尺频率

6.2.9.1测尺频率随开机时间的变化特性的检定

a)在稳定的室温(15-2590)下进行。先将数字频率计(准确度优于5x10-e，或

优于受检测距仪测尺频率准确度一个数量级)通电预热lh以上，并将光电转换器的输

出端与频率计输人端用高频电缆线连接。在测距仪发射筒处安置光电转换器，使发射光

斑正落人光电转换器的接收孔内。对于具有频率输出插孔的测距仪，可用高频电缆与频

率计直接连接。

b)测距仪通电后立即在频率计上读取频率显示数，每隔lmin读取一次，直至开机

30min结束。

c)绘出测尺频率随开机时间的变化曲线。

频率变化值Af=f.一f(14)

式中:fo—测距仪标称测尺频率;

f—该室温下t时刻的瞬时频率;

t—测距仪开机时间。

以频率变化值鱿为纵轴，开机时间t为横轴，绘出测尺频率随开机时间的变化曲

线。找出开机5min到30min之间的Af的最大值of,,of-=ifo值应符合4.7.1条要

求。取此25min内频率读数的平均值作为受检仪器在该温度下的测尺频率。范例见附录

表B.6.

6.2.9.2测尺频率随温度变化漂移特性的检定

a)将受检测距仪置人具有隔热玻璃的恒温控制箱(室)内，使其发射筒对准隔热

玻璃窗。并将光电转换器的接收孔正对箱内的测距仪发射筒，使测距光束落人其内。

b)根据受检仪器的适用温度范围，对恒温控制箱缓缓调温(或升或降)到给定的

一极限温度，持续恒温2h，使仪器与箱体内温度相一致。

。)数字频率计预热1b以上，受检测距仪预热5min以上，测量测距仪测尺频率。

连续10次读数.取其平均值.即为该仪器在此温度下的频率值。改变温度59C，并恒

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温lh，在新的温度下重复上述操作，直到给定温度范围的另一极限温度止。

d)检定结果的计算

在T温度下测尺频率漂移量:

匀r=fo一介