基于超高精度激光追踪原理的海水潮位计量检测技术的研究

发布时间：2021-06-21 15:17

　　为了提高验潮仪检定装置的技术指标,本文提出了一种基于超高精度激光追踪原理的潮位计量检测装置。新装置指标可提高至U=0.86 mm,k=2,极大地满足《测量仪器特性评定》JJF1094-2002对计量标准装置的技术指标要求。通过0～8 000 mm水位范围试验结果表明,两种原理的检测装置测得数据差值绝对值的曲线基本一致;在8 000 mm水位点出现最大值,分别为1.292 mm和1.883 mm,主要原因是当前装置该水位点数据读取受外界强光线的影响;新检测装置不仅精度更高,而且不会受外界环境影响,能够更好地满足高精度潮位仪的检测需求。本文对提升验潮仪计量检测技术和确保海洋潮位数据的准确可靠,进而对完善我国海洋预报、海洋综合管理等方面具有重要的理论和现实意义。 

【文章来源】：海洋技术学报. 2020,39(05)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

验潮仪检定装置构成示意图

激光追踪技术是通过靶镜反射、跟踪反射激光束，实现对空间运动目标的跟踪测量。激光追踪技术测量原理见图2。激光跟踪仪1投射激光束2至靶镜3，靶镜3将其光束按原路反射回跟踪仪。激光追踪仪通过激光干涉仪及2个角度编码器测得被测目标的空间距离、水平角和垂直角，然后按球坐标测量原理得到空间点的三维坐标x,y,z[9]。因此，只要靶镜接触或沿着被测目标移动即可获得被测目标的空间坐标。被测目标的空间坐标由公式（1)～(3）给出[10-11]:

激光追踪技术具有高精度、断光再续、自动追踪等特点，基于上述特点将激光追踪仪作为验潮仪检定装置的主要计量标准器，经理论分析与实验验证能够实现对浮子式验潮仪（水位计）的计量检定。基于激光追踪原理的潮位检测新装置构成示意图见图3。在水塔底部连接一个不锈钢管，与水塔组成连通器。不锈钢管直径不少于20 cm，用于放置固定靶镜的浮体。通过控制系统对电动执行器及水泵进行控制，使水塔内复现0～8 000 mm水位差。进水泵将水从贮水池压入水塔内，水面稳定后，激光追踪仪测算当前水位值作为标准水位值，读取被检浮子式验潮仪（水位计）水位值，实现整机检定。

【参考文献】：
期刊论文
[1]验潮仪检定装置量值溯源技术的研究[J]. 朱丽萍,于建清,秦鑫培,常双.  计量技术. 2019(07)
[2]激光跟踪仪坐标测量精度的研究[J]. 欧阳健飞,刘万里,闫勇刚,梁智勇.  红外与激光工程. 2008(S1)
[3]激光制导测量机器人系统运动学分析[J]. 欧阳健飞,夏飞,刘万里,闫勇刚.  红外与激光工程. 2008(01)
[4]水位计(验潮仪)的检定和校准[J]. 高占科,于惠莉,索利利,丁春芳.  计量技术. 2007(07)
[5]Misalignment error calibration of faro retro probe for laser tracker system[J]. 刘万里,欧阳健飞,曲兴华,闫勇刚.  Chinese Optics Letters. 2007(05)
[6]相对海平面上升对中国沿海地区的可能影响[J]. 刘杜娟.  海洋预报. 2004(02)
[7]潮汐测量与验潮技术的发展[J]. 阮锐.  海洋技术. 2001(03)
[8]海平面研究的最近进展[J]. 任美锷.  南京大学学报(自然科学版). 2000(03)



本文编号：3240908