加速器准直控制网数据处理误差累积研究

三维平差相比二维加一维平差具有更为严密的理论基础,但是将无约束的三维平差用于加速器准直控制网观测数据处理会出现严重的误差累积现象,致使平差结果严重扭曲变形。首先,从加速器控制网的布设方式、测量方式对三维平差数学模型进行分析,从理论上阐述了误差累积的来源和传播方式;然后,通过分析跟踪仪三维坐标测量模型、测点误差模型和模拟测量实验对跟踪仪测点精度特性、测网定位、定向精度特点和单站测量误差传播特点进行研究得出一系列结论,从原理上对加速器控制网三维平差高程和横向误差累积严重的现象做出了解释;最后,通过对直线控制网的模拟测量和平差计算对前述结论进行验证,并验证了两种误差累积的抑制方法,取得了很好的误差累积控制效果。

近景摄影测量技术在粒子加速器准直中的应用

第一次提出将近景摄影测量技术应用于国内粒子加速器隧道的控制点和设备测量,制定详细测量方案以适应加速器隧道狭窄空间环境,设计满足加速器隧道环境的半球目标、五面体目标,提出了编码立体化的方法,并在普通标准杆的短基线基准的基础上,增加跟踪仪测量的长基线基准进行约束。最后在中国散裂中子源的RCS环隧道中选取70m长隧道进行测量实验,成功获取加速器控制网和设备的三维坐标,与激光跟踪仪结果对比,精度0.5mm,显著提高测量效率,达到良好预期效果。

VARIAN加速器准直器读数的校准方法

本文介绍加速器准直器旋转角度读数校准方法,以及上下独立光阑的位置读数校准方法。

SA综合测量软件在兰州重离子加速器准直测量中的应用

本文介绍了SA图形化测量平台软件在加速器准直方面的应用。目前兰州重离子加速器冷却储存环采用SA软件协作下的激光跟踪仪测量三维控制网,快速地完成了设备的标定、准直安装、监测等准直测量任务,最终安装误差达到0.135mm。

中国散裂中子源准直控制网数据处理方法

以中国散裂中子源CSNS的直线加速器控制网为例,对其数据处理方法进行研究,采用平面与高程二维平差以及三维定向平差两种方式对准直控制网进行处理分析。同时,为了使准直数据处理更加简易便利,提出利用激光跟踪仪的测量软件SA实现三维定向平差的方法。通过不同软件及不同数据处理方法的对比,验证准直控制网数据处理的正确性,最终200 m长直线控制网点位精度优于0.2 mm,这为准直控制网的数据处理提供了指导。

粒子加速器中激光跟踪仪控制网测量精度研究

粒子加速器的高精度准直要求对测量技术提出很大挑战,由于激光跟踪仪具有大尺寸、高精度及三维空间测量的优势,因此需要开展激光跟踪仪对粒子加速器的测量精度研究。首先,针对激光跟踪仪的标称测量精度,介绍了激光跟踪仪标称测量精度的表达方法、测试方法,对标称精度指标的计算方法进行推导,并对其具体含义进行解释,为激光跟踪仪的测量应用及数据处理提供了理论基础。然后,以直线控制网为代表开展激光跟踪仪对粒子加速器控制网的测量方法和测量精度分析,在中国散裂中子源大科学装置直线加速器进行了实际测量,采用激光跟踪仪分两组在同一时间内进行观测,通过对控制网单组的平差精度以及两组的坐标对比分析,全面准确地评价其测量精度,发现200 m长直线控制网点位横向最弱精度优于0.2 mm。同时,以导线网为简化模型对直线控制网的精度进行理论估算,发现直线控制网中部点位横向精度与控制网长度的三次方开根号成正比,从而可快速推算出其他规模的直线控制网的的测量精度,为陆续建设的粒子加速器的准直精度分析以及准直方案决策提供指导。

兰州重离子医疗装置同步环安装控制网设计

介绍了兰州重离子医疗装置(HIMM)建造中准直安装方案里核心的测量控制网设计。同步环准直测量控制网是基于Leica AT401激光跟踪仪和综合测量软件SA建立的三维测量控制网,在控制网设计中采用9个基准柱和2个激光干涉测量得到的基准长度参考,以及Leica DNA03数字水准仪协同测量,使全局三维控制网设计精度达到0.04mm,最终确保同步环四极磁铁安装精度达到0.10mm的要求指标,为将来束流的稳定运行做好可靠的保证。

精密工程测量技术及其发展

进入21世纪以来,随着我国越来越多的大型精密工程的建设,尤其是大科学工程的建设,精密工程测量技术得到了迅速发展。本文对精密工程测量在仪器、理论两个方面的发展进行了总结,重点对我国粒子加速器准直测量、精密工业测量和高速铁路测量等典型精密工程测量领域的发展进行了论述。

附有高程约束的三维平差方法研究

当前加速器准直主要采用激光跟踪仪进行三维空间位置测量,三维测量数据用三维平差方法计算从理论上讲更为严密,但在实践中却发现存在误差累积现象,其中在高程方向的误差累积十分明显。为了控制三维平差高程方向的误差累积,研究将大地水准面做为基准引入测量和数据处理过程之中,获得基于大地水准面的高程测量数据,用高程数据构建约束条件方程,进行附有高程约束的三维平差。以激光跟踪仪为例给出了三维平差函数模型,研究了约束方程的构建方法,推导了附有高程约束的三维平差计算公式。研究了附有高程约束的三维平差函数模型的两种应用方法,通过模拟计算展示了这两种方法对高程方向误差累积的控制效果。最后对一组实测数据采用多种平差方法进行计算对比,结果显示附有高程约束的三维平差相比无高程约束的三维平差能够更有效的控制平差中高程方向的误差累积。

高程拟合变换的平面坐标获取方法研究

提出一种基于高程拟合的数据处理方法,充分利用GPS高精度的三维观测,实现了将三维空间坐标转换为二维平面坐标。通过与传统椭球投影的结果对比,两者平均点位偏差为0.6 mm,结果表明了方法的正确性。由于无需椭球投影,这为平面坐标的数据处理提供了一种简单可行的方法。

静力水准系统用于基准高差测量的研究

为了拓展静力水准系统(HLS)在粒子加速器准直测量工作中的应用,开展了针对HLS系统用于多点间基于水平面的基准高差测量的实现方法的研究。基于传感器工作原理,设计并搭建了一套由双频激光干涉仪、高精度位移平台、HLS传感器等组成的比对系统,利用该系统控制多传感器在同一坐标系下观测同一液位。通过比对获得多传感器间基于底部坐标系的零位高度差,实现了多个传感器坐标系间相对于水平面的高差值测量,并验证了高差测量精度优于5μm。除此之外,通过在HLS传感器上方安装靶座,使用三坐标测量机(CMM)严格标定各传感器电极板至靶球球心的距离,实现了多靶球球心位置基于水平面的高差值测量,并验证了其测量精度优于30μm。

三维控制网技术在BEPCⅡ储存环中的应用研究

介绍了加速器准直测量控制网的特点及BEPCⅡ储存环的控制网,给出了基于全站仪和激光跟踪仪的三维控制网技术在该工程中的研究和应用情况,联合利用这两种仪器,采用三维测量方式建立了一个高精度的测量控制网,着重分析了三维控制网的优缺点及增加全站仪观测值后对控制网精度的贡献,并指出三维控制网技术具有较好的应用前景．