測量平面

平面度測量是指被測實(shí)際表面對其理想平面的變動(dòng)量。

平面度誤差是將被測實(shí)際表面與理想平面進(jìn)行比較，兩者之間的線值距離即為平面 度誤差值;或通過測量實(shí)際表面上若干點(diǎn)的相對高度差，再換算以線值表示的平面度誤差值。

平面度誤差測量的常用方法有如下幾種:

1、平晶干涉法:用光學(xué)平晶的工作面體現(xiàn)理想平面，直接以干涉條紋的彎曲程度確定被測表面的平面度誤差值。主要用于測量小平面，如量規(guī)的工作面和千分尺測頭測量面的平面度誤差。

平面是由直線組成的，因此直線度測量中直尺法、光學(xué)準(zhǔn)直法、光學(xué)自準(zhǔn)直法、重力法等也適用于測量平面度誤差。測量平面度時(shí)，先測出若干截面的直線度，再把各測點(diǎn)的量值按平面度公差帶定義(見形位公差)利用圖解法或計(jì)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理即可得出平面度誤差。也有利用光波干涉法和平板涂色法測量平面誤差的。

光波干涉法常利用平晶進(jìn)行，圖為測量所得的不同干涉條紋。圖中a的干涉條紋是直的,而且間距相等,只在周邊上稍有彎曲。這說明被檢驗(yàn)表面是平的，但與光學(xué)平晶不平行,而且在圓周部分有微小的偏差。圖中b的干涉條紋彎曲而且間隔不相等，表明被檢驗(yàn)表面是球形的,平晶有微小傾斜。條紋彎曲度約為條紋間距的1.5倍,表示平面度誤差為1.5×0.3μm=0.45μm。圖中c的干涉條紋呈圓形，同樣表明被檢驗(yàn)表面是球形表面。將條紋數(shù)目乘以所用光束波長的一半，即得所求的平面誤差為1.5×0.3μm=0.45μm。圖中d的干涉條紋成橢圓形排列，說明被檢驗(yàn)表面是桶形的?？梢园迅缮鎴D案作為被檢驗(yàn)表面的等高線,因此可以畫出該表面的形狀。這種方法僅適宜測量高光潔表面，測量面積也較小，但測量精確度很高。平面是由直線組成的，因此直線度測量中直尺法、光學(xué)準(zhǔn)直法、光學(xué)自準(zhǔn)直法、重力法等也適用于測量平面度誤差。測量平面度時(shí)，先測出若干截面的直線度，再把各測點(diǎn)的量值按平面度公差帶定義(見形位公差)利用圖解法或計(jì)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理即可得出平面度誤差。也有利用光波干涉法和平板涂色法測量平面誤差的。

光波干涉法常利用平晶進(jìn)行，圖為測量所得的不同干涉條紋。圖中a的干涉條紋是直的,而且間距相等,只在周邊上稍有彎曲。這說明被檢驗(yàn)表面是平的，但與光學(xué)平晶不平行,而且在圓周部分有微小的偏差。圖中b的干涉條紋彎曲而且間隔不相等，表明被檢驗(yàn)表面是球形的,平晶有微小傾斜。條紋彎曲度約為條紋間距的1.5倍,表示平面度誤差為1.5×0.3μm=0.45μm。圖中c的干涉條紋呈圓形，同樣表明被檢驗(yàn)表面是球形表面。將條紋數(shù)目乘以所用光束波長的一半，即得所求的平面誤差為1.5×0.3μm=0.45μm。圖中d的干涉條紋成橢圓形排列，說明被檢驗(yàn)表面是桶形的?？梢园迅缮鎴D案作為被檢驗(yàn)表面的等高線,因此可以畫出該表面的形狀。這種方法僅適宜測量高光潔表面，測量面積也較小，但測量精確度很高。

2、打表測量法:打表測量法是將被測零件和測微計(jì)放在標(biāo)準(zhǔn)平板上，以標(biāo)準(zhǔn)平板作為測量基準(zhǔn)面，用測微計(jì)沿實(shí)際表面逐點(diǎn)或沿幾條直線方向進(jìn)行測量。打表測量法按評定基準(zhǔn)面分為三點(diǎn)法和對角線法:三點(diǎn)法是用被測實(shí)際表面上相距最遠(yuǎn)的三點(diǎn)所決定的理想平面作為評定基準(zhǔn)面，實(shí)測時(shí)先將被測實(shí)際表面上相距最遠(yuǎn)的三點(diǎn)調(diào)整到與標(biāo)準(zhǔn)平板等高;對角線法實(shí)測時(shí)先將實(shí)際表面上的四個(gè)角點(diǎn)按對角線調(diào)整到兩兩等高。然后用測微計(jì)進(jìn)行測量，測微計(jì)在整個(gè)實(shí)際表面上測得的最大變動(dòng)量即為該實(shí)際表面的平面度誤差。

3、液平面法:液平面法是用液平面作為測量基準(zhǔn)面，液平面由 "連通罐"內(nèi)的液面構(gòu)成，然后用傳感器進(jìn)行測量。此法主要用于測量大平面的平面度誤差。

4、光束平面法:光束平面法是采用準(zhǔn)值望遠(yuǎn)鏡和瞄準(zhǔn)靶鏡進(jìn)行測量，選擇實(shí)際表面上相距最遠(yuǎn)的三個(gè)點(diǎn)形成的光束平面作為平面度誤差的測量基準(zhǔn)面。

5、激光平面度測量儀:激光平面度測量儀用于測量大型平面的平面度誤差 。

6、利用數(shù)據(jù)采集儀連接百分表測量平面度誤差的方法 。

測量儀器:偏擺儀、百分表、數(shù)據(jù)采集儀。

測量原理:數(shù)據(jù)采集儀可從百分表中實(shí)時(shí)讀取數(shù)據(jù)，并進(jìn)行平面度誤差的計(jì)算與分析，平面度誤差計(jì)算工式已嵌入我們的數(shù)據(jù)采集儀軟件中，完全不需要人工去計(jì)算繁瑣的數(shù)據(jù)，可以大大提高測量的準(zhǔn)確率。

隧道工程平面控制測量的主要任務(wù)是測定各洞口控制點(diǎn)的平面位置，以便根據(jù)洞口控制點(diǎn)將設(shè)計(jì)方向?qū)虻叵?，指引隧道開挖，并能按規(guī)定的精度進(jìn)行貫通。因此，平面控制網(wǎng)中應(yīng)包括隧道的洞口控制點(diǎn)。通常，平面控制測量有以下幾種方法。

①直接定線法

對于長度較短的直線隧道，可以采用直接定線法。如圖12-31所示，A、0兩點(diǎn)是設(shè)計(jì)的直線隧道洞口點(diǎn)，直接定線法就是把直線隧道的中線方向在地面標(biāo)定出來，即在地面測設(shè)出位于AD直線方向上的月、C兩點(diǎn)，作為洞口點(diǎn)火、0向洞內(nèi)弓1測中線方向時(shí)的定向點(diǎn)。

在4點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，根據(jù)概略方位角。定出月'點(diǎn)。搬經(jīng)緯儀到B'點(diǎn)，用正倒鏡分中法延長直線到C'點(diǎn)。搬經(jīng)緯儀至Cf點(diǎn)，同法再延長直線到0點(diǎn)的近旁0'點(diǎn)。在延長直線的同時(shí)，用經(jīng)緯儀視距法或用測距儀測定義月"、月"C'和C"D"的長度，量出D'0的長度。計(jì)算C點(diǎn)的位移量。在CJ點(diǎn)垂直于CfD'方向量取C"C，定出C點(diǎn)。安置經(jīng)緯儀于C點(diǎn)，用正倒鏡分中法延長DC至月點(diǎn)，再從屬點(diǎn)延長至A點(diǎn)。如果不與A點(diǎn)重合，則進(jìn)行第二次趨近，直至月、C兩點(diǎn)正確位于AD方向上。月、C兩點(diǎn)即可作為在人、0點(diǎn)指明掘進(jìn)方向的定向點(diǎn)，4、月、C、0的分段距離用測距儀測定，測距的相對誤差不應(yīng)大于1：5000。

②導(dǎo)線測量法

連接兩隧道口布設(shè)一條導(dǎo)線或大致平行的兩條導(dǎo)線，導(dǎo)線的轉(zhuǎn)折角用U2級經(jīng)緯儀觀測，距離用光電測距儀測定，相對誤差不大于1：10000。經(jīng)洞口兩點(diǎn)坐標(biāo)的反算，可求得兩點(diǎn)連線方向的距離和方位角，據(jù)此可以計(jì)算掘進(jìn)方向。

③三角網(wǎng)法

對于隧道較長、地形復(fù)雜的山嶺地區(qū)，地面平面控制網(wǎng)一般布置成三角網(wǎng)形式，如圖12-32所示。測定三角網(wǎng)的全部角度和若干條邊長，或全部邊長，使之成為邊角網(wǎng)。三角網(wǎng)的點(diǎn)位精度比導(dǎo)線高，有利于控制隧道貫通的橫向誤么占友。

④GPS法

用全球定位系統(tǒng)GPS技術(shù)作地面平面控制時(shí)，只需要布設(shè)洞口控制點(diǎn)和定向點(diǎn)且相互通視，以便施工定向之用。不同洞口之間的點(diǎn)不需要通視，與國家控制點(diǎn)或城市控制點(diǎn)之間的聯(lián)測也不需要通視。因此，地面控制點(diǎn)的布設(shè)靈活方便，且定位精度目前已優(yōu)于常規(guī)控制方法。