核物理测量原理

核物理测量原理（精选3篇）

核物理测量原理 篇1

引言

电导率技术是一个非常重要的工程技术研究领域[1]。电导率的测量被广泛应用于电厂、化工、冶金、医药和污水处理等部门的水质监测以及通过电导率测量溶液浓度 (如盐量计、酸碱浓度计等) [2]。国民经济和科学技术的不断发展, 对溶液电导率测量要求也越来越高。

对电导率的测量通常采用电极电导率测量法、电磁电导率测量法[3]和超声波电导率测量法[4,5], 尤其以前两种应用更为普遍[6]。电磁电导率测量实质上是通过电磁感应方法测量溶液回路导电能力, 通过一个线圈 (发射极) 在液体回路中产生感应电压, 通过另一个线圈 (接受极) 接收由于感应电压而在液体回路中产生电流。只要保持回路中的电流与电导率成正比。这种测量法由于不使用电极, 不存在电极极化问题, 也不存在电极表面涂镀耐腐蚀材料和堵塞问题, 可在强酸强碱、高温高压等恶劣的条件下使用。但该方法的测量机理决定了它只能测量高电导率的溶液, 不适于高纯水测量, 测量范围窄。同时用该方法研制的电导率仪造价高。相对而言, 电极电导率测量方法采用电极结构简单, 造价低廉, 测量范围广, 本文主要研究电极型电导率测量法。

1 溶液电导率

金属导电是靠金属晶体间的自由电子在外加电场的作用下作定向运动实现的, 而电解质溶液的导电则是靠分布在溶液中的正、负离子在外加电场的作用下分别作定向 (两者异向) 运动完成。这是二者导电的本质区别。从外观看两者十分相似, 特别是采用交流电源时, 溶液的导电问题也可采用欧姆定律处理。一段金属导体电阻为

式中l表示导体长度 (cm) , A表示导体的截面积 (cm2) , ρ表示电阻率 (Ω·cm) , 是与材料性质有关的常数。

金属中ρ随温度变化成正比变化, 而溶液中ρ则随温度变化成反比变化。为运算方便, 概念一致, 把溶液的这种反比关系变成正比关系, 将式 (1) 中的电阻率ρ改为其倒数1/ρ=k, 电阻R也改用其倒数1/R=G, 则有

变形得

式中G为电导 (Ω-1) , l为电解质溶液的导电长度 (cm) , 与电极间距有关。A为电解质溶液的导电截面积 (cm2) , 与电极面积有关。K称为电极常数, 即电导池常数, 电极结构确定, 电极常数也随之确定。k称为电导率 (Ω-1·cm-1或S·cm-1) , 其物理意义是边长为1cm的立方体内所包含液体的电导。用k表征电解质溶液的导电能力, 对应于用ρ表征金属导体的导电能力。电导率越高, 溶液的导电能力越强。

实验证明, 溶液电导率与其当量浓度、离解系数、正负离子迁移率之和成正比。因此由电导率可以求得溶液浓度, 这称为电导式分析仪器研制的基础。如各种酸碱浓度计、盐量计。电导率作为衡量水质和测量溶液浓度的一项重要指标, 是很重要的化学量。

2 电解质溶液的导电机理

电极电导率测量法根据电解导电原理采用电阻测量法间接测量电导率, 电导测量电极在测量过程中表现为一个复杂的电化学系统。对电导电极施加直流电, 将在阳极上发生氧化反应, 在阴极上发生还原反应, 这就是法拉第过程。这时产生了电解产物, 并且在电极与溶液构成电势, 其方向与外加电势相反, 使得电极间的电流减小, 等效溶液电阻增加, 产生化学极化效应。同时在电解过程中, 与电极接近处溶液的离子浓度很快减少, 溶液中供给离子的速率, 较因电子交换而失去的离子的速率小, 因而, 电极与溶液的接触面之间失去平衡状态。这也是一种极化效应, 称为浓差极化。电极产生的极化现象严重影响测量精度。

以下介绍双电层的形成, 通过双电层可以更好的理解极化效应以及电容效应。当浸没在电解质溶液内的电极两端有电位差时, 电流的瞬间波动可能在电极表面产生过量或不足的负电荷。同时, 由于离子是可移动的, 紧靠电极的溶液层获得相反的电荷。这种效应如图1 (a) 所示。带电层由两部分组成:紧密内层, 其上电位随电极表面的距离增大而线性的减小。分散层, 其上电位的减少呈指数关系:紧密内层和分散层的交界面称为外亥姆霍兹平面。如图1 (b) 所示。这种不均匀的电荷集合称为双电层。

宏观上, 对于直流电来说, 双电层在形成时需要有瞬时电流通过, 电极上若无电化学反应, 这个瞬时电流很快下降为0, 产生电极的极化;对于交流电, 每个周期内电荷关系都将发生一次颠倒, 引起了一系列的电容效应。电极表面交替吸引正负离子, 离子主要在平衡位置处往复振动, 电能主要消耗在这种离子振动所产生的摩擦热上。这时每个电极表面都可以看作有一个电容在起作用, 该电容称为双电层电容, 数量级常达几十到几百F/cm2。同时在两个电极之间由于电荷的互相迁移以及电荷对电极的迁移形成电解质电容。

3 电导率测量面临的问题

经以上分析, 可以说电导池在测量中表现为一个复杂的电化学系统。电导电极等效为电阻和电容串并联构成的网络 (只针对交流电源, 直流电源极化严重, 故一般不采用直流电源) , 如图2 (b) 所示。RL1、RL2为电极引线电阻;CDL1、CDL2为双电层电容, 与溶液电阻RX相串联;Z1、Z2为发生电极反应, 产生化学极化和浓差极化时, 两电极上的极化阻抗, 也称法拉第阻抗。CP为电解质电容, 与溶液电阻相关联, 电极引线分布电容在高频、引线较长时, 可以达到几百到几千PF, 远大于电解质电容, 分析时可以取代电解质电容与溶液电阻并联。

4 解决方案

针对电导池等效电路, 对电导率测量所面临的问题以及基本的解决方案总结如下:

4.1极化效应 (包括化学极化和浓差极化) 。电解过程中, 电极两端加直流电时极化严重, 溶液电阻有增大趋势, 误差很大。因此不能采用直流电源, 而是采用交流电源。一般的说, 施加交流电源时电极极化现象比较轻微。但在测量高浓度溶液, 电极电流密度过大, 或电源电压有直流分量等情况下, 仍有明显的极化现象产生。交流情况下, 极化造成的误差为

式中δ为测量偏差, RX为溶液电阻, U为极化反电势, f为激励源频率。从式 (4) 中可以看出提高激励源频率和溶液电阻, 减小极化反电势可以降低极化效应带来的偏差。极化反电势和电流密度成正比, 所以可以通过降低激励源电压幅值 (给定溶液电阻情形下, 可以减小电流密度) 减小极化反电势。溶液浓度无法改变, 要想减小溶液电阻, 见式 (3) , 只能改变电极结构和几何尺寸 (l和A) 即电极常数 (k) , 但限制太大。最有效的方法是提高频率, 一般为1000~2000Hz, 高时为3000~4000Hz, 不能无限制提高, 原因在于电容效应。在一般过程测量要求不高时, 可采用50Hz交流电。另外, 在电极极板上涂铂黑, 加大极板面积, 降低电极表面电流密度, 也是抑制极化的有效方法。

4.2电容效应。如图2 (b) 所示, 双电层电容、电解质电容和引线分布电容。双电层电容与溶液电阻串联, 在低阻溶液测量时, 其容抗与溶液电阻相当, 分压作用明显。电解质电容与溶液电阻相并联, 高阻溶液时与溶液电阻相当, 分流严重。电极引线分布电容可以并入电解质电容, 一起考虑, 一般电解质电容远小于引线分布电容。为提高测量灵敏度, 尤其是在低阻 (高电导) 时应提高溶液电阻在整个电极阻抗中的比例。有两种方法, 一种是加大溶液电阻, 如以上极化效应所述, 不易实现。另一种是提高频率, 降低电容容抗。频率升高, CDL1和CDL2容抗降低, 减小了与溶液电阻的分压, 同时对降低极化影响也是有利的。但CP容抗也在降低, 分流作用会加大, 尤其在高阻时。因此频率不能无限制提高, 一般原则是高阻时采用低频, 低阻采用高频。

为分析方便, 交流激励源下, 认为消除极化效应。引线电阻, 和电解质电容很小, 可以忽略。则可以得到合理而简化的电导池等效电路图3。CX表示双电层电容。CP表示引线分布电容。通常情况下, CX (μF级) >>CP (PF级) 。

在高溶液电阻或者采用高频情况下, 双电层电容CX容抗相对很小时, 则双电层电容也可以省略掉, 得到进一步简化的等效电路如图4所示。电导池等效为溶液电阻和引线分布电容相并联, 这种等效电路也很常用。

4.3温度对电导率测量的影响与溶液性质相关, 而与电导池结构无关, 因此它对电导率测量的影响和极化效应、电容效应对电导率测量的影响是相对立的。

结束语

电导率作为衡量水质和测量溶液浓度的一项重要指标, 是很重要的化学量。电极电导率测量法根据电解导电原理采用电阻测量法间接测量电导率, 电导池在测量中表现为一个复杂的电化学系统。极化效应、电容效应和温度为影响电导率测量的主要因素。通过对这三个因素的解决进而提高测量精度。

摘要：本文介绍了电极型电导率的测量方法, 对电导率测量机理进行分析, 由于测量电极表现为一个复杂的电化学系统, 就电导率测量目前面临的3个问题, 极化效应、电容效应和温度, 提出了解决方案, 从而进一步提高了测量精度。

关键词：电导率,极化效应,电容效应,温度

参考文献

[1]周明军, 尤佳, 秦浩等.电导率传感器发展概况[J].传感器与微系统, 2010, 29 (4) :9-11.

[2]向波荣.工业电导率测试系统的研制[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2007.

[3]陈怡, 李平, 梅基强.电磁式电导浓度仪[J].化工自动化及仪表, 1997, 24 (1) :56-58.

[4]A.Skumiel, M.Labowski.Ultrasonic wave propaga-tion in liquid electrically conducting media in aconstant external magnetic field.Acustica, 1995, 81 (2) :117-128.

[5]U.K.Basak, G.Nevzat.Electrical conductivityimaging via comractless measurements:An experi-mental study.IEEE Transactions on MedicalImaging, 2003, 22 (5) :627-635.

[6]K.A.Sudduth, N.R.Kitchen, G.A.Bollero.Comparisonof eletromagnetic induction and direct sensing ofelectrical conductivity.Agronomy Journal, 2003, 95 (3) :472-482.

[7]刘铁军.工程电导测试技术及应用研究[D].杭州:浙江大学博士论文.2006:8-9.

[8]张发亮, 郭茂林, 陈伟.电导率测量中应注意的几个问题[J].山西化工, 1995, (4) :41-44.

核物理测量原理 篇2

实习报告

专 业：12级测绘工程专业

班 级：1220502 姓 名：方 明

学 号：201220050208 指导教师：吴良才

目录

一、前言.............................................................................................................3

1.1 实习目的.................................................................................................3

1.2 实习内容.................................................................................................3

1.3 实习分组情况.........................................................................................3

二、GPS接收机认识学习.................................................................................4

2.1 实验目的要求........................................................................................4

2.2 仪器设备及精度指标...........................................................................4

2.3 实验步骤及操作.....................................................................................4

三、GPS静态相对定位数据采集.....................................................................5

3.1 技术设计.................................................................................................5

3.2 测区情况及测前准备.............................................................................5

3.3 选点情况.................................................................................................5

3.4 观测的作业要求.....................................................................................6

3.5 具体操作步骤.........................................................................................6

四、GPS静态相对定位数据处理.......................................................................7

4.1 数据传输.....................................................................................................7

4.2 数据处理.....................................................................................................7

4.2.1 数据导入.............................................................................................7

4.2.2 基线解算.............................................................................................7

4.2.3 自由网无约束平差...............................................................................8

4.3 成果输出报表..............................................................................................8

五、基站架设以及RTK测图............................................................................9

5.1 实验目的要求.........................................................................................9

5.2 仪器设备.................................................................................................9

5.3 RTK测图步骤.........................................................................................9

5.3.1 基准站设置....................................................................................9

5.3.2 移动站设置....................................................................................9

5.3.3 点测量............................................................................................9

5.3.4 数据传输.......................................................................................10

5.4 南方CASS绘图....................................................................................10

六、实习体会.....................................................................................................11

一、前言.1 实习目的

通过实习，结合课堂教学我们可以掌握GPS接收机的操作方法，掌握利用GPS技术进 行控制测量、地形测量和放样等测绘工作方法。加深对课堂所学理论知识的理解，产生对GPS测量技术的感性认识，并培养和提高利用所学理论知识动手解决实际问题的能力。

1.2 实习内容

这次实习的主要实习内容主要有四项：

1．GPS接收机认识实习；熟悉南方灵锐S86 GPS接收机的基本操作，对GPS接

收机工作原理有个认识。

2．GPS静态相对定位数据采集；在校区进行GPS网的布设，并进行静态相对定

位数据采集。

3.GPS静态相对定位数据处理；利用南方GPS接收机数据处理软件，对所采集的样本

数据进行基线解算和网平差。

4.基站架设以及RTK测图，利用GPS RTK测量技术进行碎部点测量，并用数据处理软

件对采集的数据进行处理。以组为单位，进行地形图的绘制。

1.3 实习分组情况



本次实习班级分6组进行 

本组成员情况介绍：

组长：方 明

组员：郭建雄、陈亚栋、付超远、帅苏芳、邹辉霞、王安迪 

静态采集的数据以组为单位，每个组数据一样； 

动态测量RTK测图以组为单位，每个组一份图。

二、GPS接收机认识学习

2.1 实验目的要求

(1)了解GPS接收机组成的各个部分（接收机天线、主机及其操作面板、电源

等）及其连接；

(2)掌握GPS接收机数据采集的操作，包括整平对中、开机、输入点号、天

线高、查看接收机工作状态、关机等；

(3)通过认识实习，为以后的GPS静态相对定位和RTK测图实习做好知识和技

术上的准备。

2.2 仪器设备及精度指标

本次实习采用南方灵锐S86 GPS接收机

接收机的精度指标：

静态平面精度：3mm+1ppm

静态高程精度：5mm+1ppm

RTK平面精度：1cm+1ppm RTK高程精度：2cm+1ppm

2.3 实验步骤及操作

（1）安置仪器：在任意点上放置三角架，安放基座和天线，整平对中；（2）天线与主机的连接；

（3）熟悉开机、关机、量取天线高；主机面板菜单的各项功能；输入点 号、天线高，查看接收机工作状态等。

三、GPS静态相对定位数据采集

3.1 技术设计依据

依据GPS测量规范及实习任务书，具体内容为：

（1）等级：国家E级；

（2）点数：4个点组成两个三角行，有同步环有异步环；（3）GPS控制点：依据ECIT CAMP GPS 2014网点选择；

（4）成果：以:组为单位，完成设计、选点、观测，每人分别进行数据处理

和质量控制，并提交各自的结果。

3.2 测区概况及测前准备

测区概况：本次实习测区范围为东华理工大学广兰校区，测区内总体地势较为平坦，部分地区有较大起伏，利于基准站和移动站的架设，但由于校区内树木、房屋等高大地物的影响，导致接收机接收卫星信息叫空旷地区差些。

测前准备：通过一天时间将控制点位选好，以备静态测量时使用。其次，需要分配每个小组的任务，并将测量时的一些注意事项协调好。然后，通过GPS接受仪器对所选的控制点进行测量，每个点位保证观测两个时段。当外业测量结束后，运用南方GPS处理软件进行内业计算，得出每个控制点的坐标和高程

3.3 选点情况

小组选点情况如图： JX51——0001（北门）

JX52——0002（国防科技楼旁）JX54——0004（西大门）JX64——0005（东大门）

3.4 观测的作业要求

（1）观测的时段长度≥45min,几何图形强度因子PDOP<6；

（2）天线的对中误差≤3mm，天线应整平：基座上的圆气泡居中，天线定向

标志应指向正北，定向误差不宜超过±5°；

（3）观测组应按调度规定时间进行作业，保证同步观测同一组卫星； ④每时段开机后应量取天线高，并及时输入点名（点号）及天线高，关机后

再量取一次天线高作校核，两次互差<3mm,取平均值作为最后结果，并

记录在外业观测记录纸上；

（4）仪器工作正常后，应及时填写外业观测记录纸中的有关内容；

（5）作业期间，观测人员不能擅自离开测站，并应防止仪器受震动或被移动，防止人和其他物体靠近天线，遮挡卫星信号。雷雨过境时应关机停测，并卸下天线以防雷击；

（6）观测中应保证接收机工作正常，数据记录正确，观测结束后，应及时将

数据下载到计算机上。

3.5 具体操作步骤

（1）在选好的观测站点上安放三脚架。注意观测站周围的环境必须符合以下的条件，即净空条件好，远离反射源，避开电磁场干扰等。因此，安放时用

户应尽量避免将接收机放在树荫、建筑物下，也不要在靠近接收机的地方

使用对讲机，手提电话等无线电设备。

（2）小心打开仪器箱，取出基座及对中器，将其安放在脚架上，在测点上对中、整平基座。

（3）从仪器箱中取出接收机，将其安放在对中器上，并将其锁紧，再分别取出

采集器及其托盘，将它们安装在脚架上。

（4）按开机键。三秒之内按F1进入设置工作模式。

（5）进入设置工作模式后选择静态模式，然后修改截止角（15°），采样频率

10s，采样模式为自动（6）按F1确定就可以采集了

（7）注意仪器在采集的时候data键会闪烁，要是没有闪烁那就可能仪器的存储已满，要进行删除里面以前的数据。

（8）开始进行观测，要记住开始时间，量取仪器高。

四、GPS静态相对定位数据处理

4.1 数据传输

 用数据线让接收机与计算机连接

 利用“灵锐助手”或者与接收机机型对应的软件传输数据  修改点名以及天线高

4.2 数据处理

4.2.1 数据导入

应用南方测绘GPS数据处理软件

新建一个工程，用于存储文件，增加观测数据将数据都导入。

4.2.2 基线解算

常用设置中将截止角设为15度，历元间隔为10。然后处理全部基线。处理完毕后查看每条基线的整数解，若其小于3，则需要查看此基线的基线残差图，去除部分多余的卫星观测数据，进行单独处理这条基线，直到整数解满足大于3的条件为止。7

4.2.3 自由网无约束平差

首先进行网平差设置，选中三维平差、二维平差、水准高程拟合，重置中央子午线为117度，高程拟合方案为曲面拟合。之后进行网平差，生成成果报告。

4.3 成果输出报表（见附录）

五、基站架设以及RTK测图

5.1 实验目的要求

（1）掌握基准站的架设；

（2）掌握RTK系统的构成，基准站和流动站组成的各部件及其连接；（3）掌握RTK基准站和流动站的位置；（4）掌握RTK测图的基本原理；

（5）掌握南方CASS成图的 软件的使用。

5.2 仪器设备

南方灵锐S86 GPS接收机；S730手簿；脚架、基座；对中杆。

5.3 RTK测量的基本步骤

5.3.1基准站设置

在已知点上架设脚架，固定基座，严格对中整平后，测量仪器高。开机，将接

收机调整为基准站模式，设置差分格式为CMR、电台频道为3。观察DX和

TX指示灯，TX灯闪表示基准站向外发送数据，DX灯闪表示基准站接收卫星

信号。

5.3.2移动站设置

（1）将移动站主机连接在碳纤维对中杆上，将接收天线接在主机上，调节GPS

接收机至移动站模式。

（2）打开主机，主机开始自动初始化和搜索卫星，当达到一定条件后，主机上

的RX指示灯开始1秒闪1次，表明已经收到基准站差分信号。

（3）打开手簿，启动工程之星软件。

（4）设置文件保存路径，新建文件和文件。

（5）连接仪器，搜索到移动站对应的接收机信号，通过蓝牙将移动站和手簿连

接在一起。

（6）电台设置。

（7）设置移动参数：设置差分格式，CMR，设置天线高。

5.3.3 点测量

将对中杆放在目标点上，使水准器的气泡置中。当达到固定解时按下手

簿上的A键进行点的采集；按两下手簿上的B键可以查看采集的点的坐标等。

5.3.4 数据传输

在野外采集的数据都会自动保存在手簿的“我的电脑→Flashdisk→Jobs”中。

我们需要的测量成果文件是以*.dat为后缀的文件，此文件自动存储在我们新

建工程文件下的DATA文件中。

5.4 南方CASS绘图

打开南方CASS→绘图处理→展野外测点点号→将测量成果文件.dat导入CASS中。

根据草图将图完成。

展野外点点号分布图（成果图见附录）

六、实习体会

这次实习中最主要的就是GPS静态测量。GPS静态测量，是利用测量型GPS接收机进行定位测量的一种。主要用于建立各种的控制网。进行GPS静态测量时，认为GPS接收机的天线在整个观测过程中的位置是静止，在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个不随时间的改变而改变的量，通过接收到的卫星数据的变化来求得待定点的坐标。在测量中，GPS静态测量的具体观测模式是多台接收机在不同的测站上进行静止同步观测，时间由40分钟到十几小时不等。通过实习，熟悉并熟练掌握GPS仪器的使用及进行控制测量的基本方法, 巩固课堂所学知识，加深对测量学的基本理论的理解。了解GPS原理以及在测绘中的应用,能够用有关理论指导作业实践，做到理论与实践相统一，提高分析问题、解决问题的能力，从而对控制测量学的基本内容得到一次实际应用，使所学知识进一步巩固、深化。学会GPS进行控制测量的基本方法并对GPS数据的处理，培养实际动手能力。

经过了这次实习我们认识到GPS静态相对定位对网形选择的要求是很高的。首先在选择基线时要注意在任意三角形内所选基线至少有两点要相互通视。再就是流动点和基准点的距离不能超过20KM。在进行对中和正平，保证接线连接正确之后，准备开机。要保证进行测量的几组，同时开机，确保测量的准确性。测量的时候，要记录仪器高、点位置和时间段。我们采取的时间段是60分钟，所以一次测量60分钟之后，进行换站，下一步测量。

附录1

GPS静态数据处理成果输出报表

GPS静态数据网型

东华理工大学GNSS网平差结果 施工单位：12级测绘工程 负 责 人：方明

负 责 人：2014年12月14日

2014年12月14日

文件名

观测日期

开始

结束

点名

天线高

天线高

机号

00013482.STH 2014年12月14日 13时57分 14时57分 0001

1.5774

1.5000

W1386782639

00023481.STH 2014年12月14日 12时40分 13时40分 0002

1.4971

1.4200

W1386782643

00023482.STH 2014年12月14日 13时56分 14时56分 0002

1.4971

1.4200

W1386782643

00043481.STH 2014年12月14日 12时40分 13时42分 0004

1.4981

1.4210

W1386782658

00053481.STH 2014年12月14日 12时40分 13时42分 0005

1.4238

1.3470

W1386789841

00053482.STH 2014年12月14日 13时56分 14时57分 0005

1.4238

1.3470

W1386789841

基线简表

中误差 水平

垂直

X增量

Y增量

Z增量

长度

相

对误差

00013482-00023482 观测量L1 L2 P2同步时长 59分钟 历元间隔:10 高度截止角:15.0 三差解

0.012 0.008 0.009

-0.031

0.063

0.039

0.080

1/7 双差浮点解

0.012 0.008 0.009

229.450

101.620

13.463

251.307

1/21148 双差固定解 33.44 0.009 0.003 0.009

229.470

101.623

13.465

251.327

1/27627

中误差 水平

垂直

X增量

Y增量

Z增量

长度

相

对误差

00043481-00023481 观测量L1 L2 P2同步时长 59分钟 历元间隔:10 高度截止角:15.0 三差解

0.011 0.008 0.008

-0.000

0.001

0.000

0.001

1/0 双差浮点解

0.011 0.008 0.008

-4.642

-146.737

236.273

278.170

1/24904 双差固定解 16.43 0.012 0.004 0.011

-4.639

-146.720

236.276

278.163

1/23309

中误差 水平

垂直

X增量

Y增量

Z增量

长度

相

对误差

00053481-00023481 观测量L1 L2 P2同步时长 60分钟 历元间隔:10 高度截止角:15.0 三差解

0.006 0.005 0.004

368.991

-29.742

348.149

508.180

1/87354 双差浮点解

0.009 0.007 0.006

368.781

-29.570

348.240

508.080

1/58062 双差固定解 10.51 0.011 0.003 0.010

368.792

-29.578

348.226

508.078

1/46900

中误差 水平

垂直

X增量

Y增量

Z增量

长度

相

对误差

00053482-00023482 观测量L1 L2 P2同步时长 59分钟 历元间隔:20 高度截止角:15.0 三差解

0.010 0.007 0.007

0.028

-0.058

-0.035

0.073

1/8 双差浮点解

0.010 0.007 0.007

368.795

-29.631

348.201

508.067

1/52151 双差固定解

4.51 0.017 0.010 0.014

368.804

-29.586

348.230

508.091

1/30255

中误差 水平

垂直

X增量

Y增量

Z增量

长度

相

对误差

00053481-00043481 观测量L1 L2 P2同步时长 61分钟 历元间隔:10 高度截止角:15.0 三差解

0.009 0.007 0.006

0.028

-0.059

-0.036

0.074

1/8 双差浮点解

0.009 0.007 0.006

373.414

117.144

111.955

407.056

1/43572 双差固定解 10.53 0.011 0.005 0.010

373.431

117.135

111.947

407.066

1/35563

中误差 水平

垂直

X增量

Y增量

Z增

量

长度

相

对误差

00013482-00053482 观测量L1 L2 P2同步时长 60分钟 历元间隔:10 高度截止角:15.0 三差解

0.012 0.011 0.003

-136.186

132.812

-335.497

385.673

1/33339 双差浮点解

0.047 0.046 0.010

-138.597

131.763

-334.890

385.644

1/8138 双差固定解 17.95 0.026 0.016 0.021

-139.362

131.213

-334.766

385.626

1/14570 重复基线报告

基 线 名

质量

中误差

X

Y

Z

基线长 相对

误差 长度较差 长度限差

重复基线

0.0127

0.0064

0.0039

0.0022

508.0843

25.0ppm

12.72

8.61

00053481-00023481

10.51 0.0108

368.7917

-29.5778

348.2256

508.0780

1/46900

00053482-00023482

4.51 0.0168

368.8045

-29.5856

348.2299

508.0907

1/30255

剔除基线后重复基线

剔除基线后重复基线

0.0127

0.0064

0.0039

0.0022

508.0843

25.0ppm

12.72

8.61

00053481-00023481

10.51 0.0108

368.7917

-29.5778

348.2256

508.0780

1/46900

00053482-00023482

4.51 0.0168

368.8045

-29.5856

348.2299

508.0907

1/30255

基线解详细情况

1.00013482--00023482 Gnss基线解算结果 Ver 1.00 基线 双差固定解 测

站:(0001)输入文件: E:FM0013482.STH 天线高(m): 1.577 x(m)

-2438212.785

lat(dms)N

30.6626

y(m)

5038645.862

lon(dms)E

49 20.8231

z(m)

3047244.057

(m)

H

37.5513 测

站:(0002)输入文件: E:FM0023482.STH 天线高(m): 1.497 x(m)

-2437983.315

lat(dms)N

31.1784

y(m)

5038747.485

lon(dms)E

49 11.5805

z(m)

3047257.522

(m)

H

36.5929 到测站 0001 基线 0002 标准误差(m):

协方差距阵 :

dx

dy

dz Vector

0.0000000

0.0000000

0.0000000

dx(01)

dy(01)

dz(01)

dx(01)

0.128859

dy(01)

-0.153390

0.216384

dz(01)

-0.098772

0.127520

0.086694 correlations for baseline 1: Solution

Sigma

dx(m)

229.470

0.001

dy(m)

101.623

0.002

dz(m)

13.465

0.001

Rms :0.009 RDOP : 0.7 2.00043481--00023481 Gnss基线解算结果 Ver 1.00 基线 双差固定解 测

站:(0004)输入文件: E:FM0043481.STH 天线高(m): 1.498 x(m)

-2437980.118

lat(dms)N

22.2589

y(m)

5038895.429

lon(dms)E

49 09.1001

z(m)

3047016.611

(m)

H

36.3779 测

站:(0002)输入文件: E:FM0023481.STH

天线高(m): 1.497 x(m)

-2437984.756

lat(dms)N

31.0194

y(m)

5038748.708

lon(dms)E

49 11.6087

z(m)

3047252.887

(m)

H

35.8813 到测站 0004 基线 0002 标准误差(m):

协方差距阵 :

dx

dy

dz Vector

0.0000000

0.0000000

0.0000000

dx(01)

dy(01)

dz(01)

dx(01)

0.009383

dy(01)

-0.011732

0.028912

dz(01)

-0.006502

0.013966

0.010384 correlations for baseline 1: Solution

Sigma

dx(m)

-4.639

0.000

dy(m)

-146.720

0.000

dz(m)

236.276

0.000

Rms :0.012 RDOP : 0.2 3.00053481--00023481 Gnss基线解算结果 Ver 1.00 基线 双差固定解 测

站:(0005)输入文件: E:FM0053481.STH 天线高(m): 1.424 x(m)

-2438352.487

lat(dms)N

18.1747

y(m)

5038771.479

lon(dms)E

49 23.4406

z(m)

3046900.967

(m)

H

25.1927 测

站:(0002)输入文件: E:FM0023481.STH 天线高(m): 1.497 x(m)

-2437983.695

lat(dms)N

31.0170

y(m)

5038741.901

lon(dms)E

49 11.6828

z(m)

3047249.193

(m)

H

28.3274 到测站 0005 基线 0002 标准误差(m):

协方差距阵 :

dx

dy

dz Vector

0.0110654

-0.0079144

-0.0147435

dx(01)

dy(01)

dz(01)

dx(01)

0.004117

dy(01)

-0.009768

0.028109

dz(01)

-0.005605

0.015705

0.012466 correlations for baseline 1: Solution

Sigma

dx(m)

368.792

0.000

dy(m)

-29.578

0.000

dz(m)

348.226

0.000

Rms :0.011 RDOP : 0.2 4.00053482--00023482 Gnss基线解算结果 Ver 1.00 基线 双差固定解 测

站:(0005)输入文件: E:FM0053482.STH 天线高(m): 1.424 x(m)

-2438352.769

lat(dms)N

18.3310

y(m)

5038772.497

lon(dms)E

49 23.4336

z(m)

3046907.022

(m)

H

29.0133 测

站:(0002)输入文件: E:FM0023482.STH 天线高(m): 1.497 x(m)

-2437983.964

lat(dms)N

31.1736

y(m)

5038742.911

lon(dms)E

49 11.6755

z(m)

3047255.252

(m)

H

32.1393 到测站 0005 基线 0002 标准误差(m):

协方差距阵 :

dx

dy

dz Vector

0.0000000

0.0000000

0.0000000

dx(01)

dy(01)

dz(01)

dx(01)

0.032554

dy(01)

-0.017935

0.073446

dz(01)

-0.003098

0.051306

0.067329 correlations for baseline 1: Solution

Sigma

dx(m)

368.804

0.001

dy(m)

-29.586

0.001

dz(m)

348.230

0.001

Rms :0.017 RDOP : 0.4 5.00053481--00043481 Gnss基线解算结果 Ver 1.00 基线 双差固定解 测

站:(0005)输入文件: E:FM0053481.STH 天线高(m): 1.424 x(m)

-2438352.564

lat(dms)N

18.1756

y(m)

5038771.619

lon(dms)E

49 23.4409

z(m)

3046901.085

(m)

H

25.3891 测

站:(0004)输入文件: E:FM0043481.STH 天线高(m): 1.498

x(m)

-2437979.134

lat(dms)N

22.2575

y(m)

5038888.754

lon(dms)E

49 09.1746

z(m)

3047013.032

(m)

H

29.0135 到测站 0005 基线 0004 标准误差(m):

协方差距阵 :

dx

dy

dz Vector

0.0000000

0.0000000

0.0000000

dx(01)

dy(01)

dz(01)

dx(01)

0.011608

dy(01)

-0.012613

0.036045

dz(01)

-0.008014

0.020908

0.019445 correlations for baseline 1: Solution

Sigma

dx(m)

373.431

0.000

dy(m)

117.135

0.000

dz(m)

111.947

0.000

Rms :0.011 RDOP : 0.3 6.00013482--00053482 Gnss基线解算结果 Ver 1.00 基线 双差固定解 测

站:(0001)输入文件: E:FM0013482.STH 天线高(m): 1.577 x(m)

-2438212.770

lat(dms)N

30.6629

y(m)

5038645.855

lon(dms)E

49 20.8227

z(m)

3047244.061

(m)

H

37.5411 测

站:(0005)输入文件: E:FM0053482.STH 天线高(m): 1.424 x(m)

-2438352.131

lat(dms)N

18.3358

y(m)

5038777.068

lon(dms)E

49 23.3391

z(m)

3046909.294

(m)

H

33.4700 到测站 0001 基线 0005 标准误差(m):

协方差距阵 :

dx

dy

dz Vector

-0.0011845

0.0030725

-0.0028063

dx(01)

dy(01)

dz(01)

dx(01)

0.087910

dy(01)

-0.046121

0.041155

dz(01)

-0.019636

0.021542

0.021158 correlations for baseline 1: Solution

Sigma

dx(m)

-139.362

0.002

dy(m)

131.213

0.001

dz(m)

-334.766

0.001

Rms :0.026 RDOP : 0.4 环闭合差报告

闭合环最大节点数：

闭合环总数：

同步环总数：

异步环总数：

超限闭合环数

闭合差最大值

0.0426

闭合差最小值

0.0076 相对 闭合差最大值

37.18ppm 相对 闭合差最小值

6.38ppm 同步环情况：

环号

环 总 长

相对误差

△Xmm

△Ymm

△Zmm

△边长mm 分量限差 闭合

限差 环中的点

1145.0429

24.384Ppm

27.4783

-4.6999

1.5553

27.9207

15.71

27.22

环中的点:0005 0002 0001

1193.3078

6.375Ppm

0.2438

-7.1701

-2.5303

7.6074

15.72

27.24

1.05

1.82

环中的点:0005 0002 0004 异步环情况：

环号

环 总 长

相对误差

△Xmm

△Ymm

△Zmm

△边长mm 分量限差 闭合

限差 环中的点

1145.0302

37.175Ppm

40.2415

-12.5484

5.9247

42.5669

15.71

27.22

环中的点:0005 0002 0001

1193.3205

11.993Ppm

-12.5194

0.6783

-6.8997

14.3109

15.72

27.24

环中的点:0005 0002 0004 重复基线报告

基 线 名

质量

中误差

X

Y

Z

基线长 相对

误差 长度较差 长度限差

重复基线

0.0127

0.0064

0.0039

0.0022

508.0843

25.0ppm

12.72

8.61

00053481-00023481

10.51 0.0108

368.7917

-29.5778

348.2256

508.0780

1/46900

00053482-00023482

4.51 0.0168

368.8045

-29.5856

348.2299

508.0907

1/30255

剔除基线后重复基线

剔除基线后重复基线

0.0127

0.0064

0.0039

0.0022

508.0843

25.0ppm

12.72

8.61

00053481-00023481

10.51 0.0108

368.7917

-29.5778

348.2256

508.0780

1/46900

00053482-00023482

4.51 0.0168

368.8045

-29.5856

348.2299

508.0907

1/30255 剔除的基线 禁

用：

自动剔除：

WGS84-坐标系下经典自由网平差平差结果 三维自由网平差单位权中误差: 0.029221(米)三维自由网平差基线及其改正

基

线

名

基线△X

基线△Y

基线△Z

△X改正mm △Y改正mm △Z改正mm

相对误差

平差后距离

改正限差 中误差

00013482--00023482

229.4703

101.6227

13.4650

-5.9328

0.3451

-2.1013

1:19422

251.3213

9.03

0.0129 00043481--00023481

-4.6385

-146.7202

236.2764

0.2035

2.0581

1.1757

1:21378

278.1634

9.04

0.0130 00053481--00023481

368.7917

-29.5778

348.2256

0.9284

-1.6851

1.2379

1:43430

508.0796

9.13

0.0117 00053482--00023482

368.8045

-29.5856

348.2299

-11.8348

6.1633

-3.1316

1:29259

508.0796

9.13

0.0174 00053481--00043481

373.4305

117.1353 3.4269

2.5924

1:32056

407.0685

9.08

0.0127 00013482--00053482

-139.3617

131.2130-10.5182

2.5855

1:13905

385.6077

9.07

0.0277平差后Wgs84坐标和点位精度

ID 状态

X

Y

Y偏移mm

Z偏移mm

点名

0001 固定

-2438213.388

5038647.108

0.000

0.000

0001 0002

-2437983.923

5038748.731

6.070

4.137

0002 0004

-2437979.285

5038895.449

6.555

4.500

0004 0005

-2438352.716

5038778.310

5.148

3.722

0005 ID 状态

B

L B偏移(秒)L偏移(秒)

H偏移mm

点名

0001 固定

28.72518405N 1***E

111.9466

0.4811

-334.7664

33.3803

Z

X偏移mm 3047244.815

0.000

3047258.278

5.544

3047022.001

5.781

3046910.052

5.304

H

39.129

0.00000

0.00000

0.000

0001 0002

28.72532730N 1***E

38.172

0.00006

0.00012

8.435

0002 0004

28.72289385N 1***E

38.666

0.00007

0.00013

8.930

0004 0005

28.72175999N 1***E

35.038

0.00006

0.00012

7.363

0005 当前坐标系统: WGS-1984 椭球长半径: 6378137.000000

椭球扁率:1/298.257223563 控制等级： E级-2009

M0: 1.000000

H=：0.000(投影高)B0:

0.000000000N

L0=：

0.000000000E(中央子午线)117.000000000E

N0: 0.000000(北向加)

E0=：500000.000(东向加)采用网配合法进行转换

基

线

名

△X改正mm △Y改正mm 相对误差

距离

0001--0002

1:42532

251.3590

0004--0002

1:82385

278.2069

0005--0002

1:182001

508.1501

0005--0004

1:116584

407.1166

0001--0005

1:72263

385.6467 单位权中误差 0.003457(米)平差后坐标和点位精度

ID

X坐标

Y坐标

rms(mm)

dx(mm)

dy(mm)

点 名

0001

3179378.7443

384954.3345

0.0000

0.0000

0.0000

0001 0002

3179397.1034

384703.6468

2.7498

1.3409

2.4007

0002 0004

3179128.0444

384632.8916

3.1338

1.5946

2.6978

0004 0005

3178998.5339

385018.8592

2.8169

1.3797

2.4559

0005 1 参数拟合高程

-0.000000

内符合精度中误差±0.000(mm)拟合后高程残差

点号

正常高(高程)

大地高

正常高(拟合)

差值

Rms(mm)

0001

39.1287

0.0000 拟合高程

ID

正常高(高程)

0002

38.1719

0004

38.6662

0005

35.0378

ID

坐标 X

Lat.Lon.x y h

点

0001

3179378.7443

28.72518405N

1***E * * *

0002

3179397.1034

28.72532730N

1***E

0004

3179128.0444

28.72289385N

1***E

0005

3178998.5339

28.72175999N

1***E

39.1287

39.1287

0.0000

大地高

Rms(mm)

点 名

38.1719

8.4352

0002 38.6662

8.9297

0004 35.0378

7.3632

0005

坐标 Y

高 程

名

384954.3345

39.1287

0001

384703.6468

38.1719

0002

384632.8916

38.6662

0004

385018.8592

35.0378

0005 24

附录2

RTK测图点号及坐标

001,00000000,384983.352,3179258.388,24.782 002,00000000,384982.228,3179284.114,24.810 003,00000000,384984.536,3179282.615,24.793 004,00000000,384992.104,3179277.030,24.648 005,00000000,384994.232,3179279.274,24.050 006,00000000,384997.522,3179283.010,24.051 007,00000000,384994.857,3179285.124,24.250 008,00000000,384985.841,3179285.911,24.591 009,00000000,384989.185,3179292.067,24.590 010,00000000,384986.048,3179296.221,24.649 011,00000000,384984.459,3179298.969,24.653 012,00000000,384984.363,3179301.941,24.667 013,00000000,384984.097,3179304.278,24.730 0***,384983.206,3179307.216,24.691 0***,384980.643,3179311.237,24.706 016,00000000,384976.694,3179315.085,24.777 0***,384974.732,3179318.235,24.783 018,00000000,384973.817,3179330.321,24.853 019,00000000,384972.542,3179348.210,25.135 020,00000000,384970.604,3179374.640,25.514 021,00000000,384969.578,3179389.635,25.736 022,00000000,384967.745,3179415.863,26.145 023,00000000,384969.097,3179418.054,26.256 024,00000000,384967.310,3179436.000,26.717 025,00000000,384963.459,3179439.396,26.496 026,00000000,384962.671,3179439.521,26.530 027,00000000,384956.330,3179440.206,26.540 028,00000000,384955.456,3179440.325,26.524 029,00000000,384954.378,3179433.756,26.497 030,00000000,384955.167,3179423.775,26.271 031,00000000,384956.944,3179399.009,25.966 032,00000000,384959.291,3179366.529,25.490 033,00000000,384953.806,3179364.487,25.639 034,00000000,384952.467,3179364.415,25.706 035,00000000,384934.093,3179363.753,26.203 036,00000000,384948.175,3179359.910,25.941 037,00000000,384954.180,3179360.116,25.677 038,00000000,384957.066,3179360.174,25.498 039,00000000,384959.788,3179359.137,25.403 040,00000000,384961.568,3179332.795,24.898 041,00000000,384956.066,3179332.293,25.083 042,00000000,384954.343,3179332.154,25.271

043,00000000,384953.593,3179343.225,25.622 044,00000000,384952.418,3179343.648,26.375 045,00000000,384951.117,3179335.133,26.358 046,00000000,384941.569,3179334.528,26.313 047,00000000,384916.042,3179333.428,26.258 048,00000000,384915.904,3179328.697,24.695 049,00000000,384916.639,3179320.101,24.788 050,00000000,384917.109,3179311.275,24.858 051,00000000,384917.414,3179303.157,24.798 052,00000000,384919.897,3179303.146,24.769 053,00000000,384919.631,3179311.496,24.782 054,00000000,384919.278,3179320.271,24.760 055,00000000,384930.876,3179320.615,24.808 056,00000000,384931.163,3179311.815,24.806 057,00000000,384961.185,3179322.383,24.785 058,00000000,384969.356,3179308.983,24.785 059,00000000,384963.455,3179305.347,24.804 060,00000000,384962.732,3179300.504,24.817 061,00000000,384965.991,3179295.415,24.809 062,00000000,384971.227,3179294.506,24.753 063,00000000,384976.208,3179297.784,24.747 064,00000000,384977.141,3179302.969,24.745 065,00000000,384975.501,3179306.574,24.767 066,00000000,384963.261,3179257.810,24.776 067,00000000,384962.296,3179253.927,24.812 068,00000000,384956.047,3179253.703,24.762 069,00000000,384936.325,3179252.788,24.909 070,00000000,384932.775,3179247.516,24.585 071,00000000,384927.815,3179245.160,24.505 072,00000000,384933.915,3179258.097,24.796 073,00000000,384932.719,3179281.018,24.841

附录3：展野外点号图

LED测量原理及其应用 篇3

白炽灯和荧光灯这类传统光源因为发光特性比较稳定, 评价手段相对比较简单, 检测光通量和色坐标即可。然而, LED这种新型光源, 通常存在发光不稳的问题, 样品存在批次间的亮度和颜色差异大, 而且在点燃后需花更长的时间亮度和颜色才能使光源稳定, 其光学特性评估项目较传统光源更多、更复杂。

以白光LED为例, 我们可以通过光谱图了解到白光LED灯主要是由蓝色LED芯片激发YAG荧光粉混合形成的白光。从制备经验看, 由于不同的蓝光芯片激发波长不同, 混合所需的YAG荧光粉的比例和颜色也有不同, 从而导致批次间的白光LED光色度表现不一样。所以对于LED的检测还需要从多个光色度参数去评估才能更好地控制白光LED的品质, 这些参数就包括了光源的照度/色度、显色指数、光谱数据、亮度/色度等。

从光学原理来看, 人眼能观察到自然界的波长为可见光, 感应范围包括从380nm～780nm的明亮、色彩和波长段。国际照明委员会CIE也定义了工业仪器在光度和色度的计算原理, 通过被测光源的光谱与人眼视觉功率函数V (λ) 积分计算可得到明度值, 通过光源光谱与人眼配色函数曲线积分计算其红、绿、蓝三个代表值XYZ, 进而换算xy, u’v’以及色温T等。不同的仪器的测试参数与测试原理不同, 导致实际应用也有所不同。例如, 亮度是光源本身的属性, 与测量距离无关。照度是离开光源某处的光通量强度, 离光源越远, 照度越低。针对亮度和照度的测试, 分别有亮度计如LS-100、LS-110、CS-100A、CS-200、CA-310、CS-2000系列测量;照度Ev测量则用T-10A系列、CL-200A、CL-500A、CS-2000+照度改造型等仪器。需要强调的概念是:照度是照射到单位面积上的光通量, 亮度是单位立体角中发出的光通量。这两个是完全不同的参数, 需加以区分。

光源颜色的测量参数包括X Y Z、 (1931 Yxy/1976UCS) 、色温T、显色指数、主波长λ。其中, 三刺激值XYZ是最基本的数据, 已经包含了亮度和色度信息。X代表红色, Y代表绿色/光度学值 (亮度和照度等) , Z代表蓝色。根据XYZ的值, 按x=X/ (X+Y+Z) , y=Y/ (X+Y+Z) 计算色坐标Lxy的值;按u’=4X/ (X+15Y+3Z) , v’=9Y/ (X+15Y+3Z) 计算均匀色空间的色度。

色温的概念则起源于物体被加热至不同温度时, 它表现出来相对应的不同颜色。颜色与温度之间有联系, 当温度升高时, 物体的辐射会改变导致其颜色发生变化。某类特殊的发光物体被加热时, 它能以100%的效率辐射。人们把这类理想的完全辐射称作黑体辐射, 这种辐射体称为黑体。理想黑体辐射时的颜色根据特定的温度而变化, 色相范围可以在CIE色度图上显示为一条曲线, 这条曲线称作黑体辐射轨迹 (或叫普朗克轨迹) 。当温度上升时, 颜色会从深红色转为橙色、黄色、白色直至最终略带蓝色的白色。大多数自然光源如太阳光、星光和火焰的色彩温度特性都非常接近普朗克轨迹。当一个完全辐射体处于特定温度下, 某些光源的色彩与它的色彩相对应。对于某些特定的应用, 引入色温的概念对这类光源的区分十分方便 (测量单位为开尔文) 。如果被测光源和一个黑体类似, 测量结果会非常精确。因此, 这条轨迹在对白色分类时非常有用, 在灯及显示设备制造领域的应用尤为广泛。当光源的特性与完全辐射体的特征完全吻合时, 色温的概念是适用的。但一般光源发出的光接近但不完全吻合于黑体辐射, 色温概念因此需要被延伸。当要描述一个光源的色温与黑体辐射体的色温的接近程度时, 会用相关色温 (CCT) 来衡量。在色温曲线上引入等温线, 等温线是一些直线, 它表示被测光源的色温与黑体辐射色温在看起来相似时, 它与黑体辐射曲线之间的同色温点上色差, 通常用Δuv来表示, 最大的色差大小Δuv为±0.02。

在摄像和后期制作环节, 对录播现场的舞台灯具颜色评估显得非常重要。当LED灯具进入录制现场成为常用光源时, 灯光师对灯光评价主要通过对色温和显色指数的考量。显色指数是用来表征显色性的数目值, 指物体在被测光源下的颜色与参照光源下物体的颜色符合程度的器量。Ra表示“一般显色指数”。它是指数R1～R8的平均值, 也是显色指数的典型值。R1～R15称为“特殊显色指数”, 一般来说, 光源的显色指数越接近100, 越能显示物体的真实颜色。特殊显色指数R9用以表示光源的饱和红色, 实验表明, 当R9值接近0或为负数时, 表示光源的红色成分缺少, Ra值也相对较低。另一个用以表征颜色的参数是特征波长, 也称主波长。xy色度图中某点的特征波长为连接该点和白点的连线与光谱轨迹的交点处的波长值。光源的主波长对白光LED混色制备和单色LED的比对提供了实际的参数指标。

按现行国家文化部的测试标准WH/T 26-2007的要求, 用于演播室或者节目现场的灯具的一般显色指数Ra值需达到80或85以上, 不同录播场地对灯光的Ra值也有着不同的要求。能够方便、直观、准确地了解光源的照度 (Ev) 、一般显色指数 (Ra) 、色温 (Tc) 三个参数指标, 对灯光师了解现场灯光显得尤为重要。

另一方面, 由于LED发光具有特定的方向性, 而且光谱波峰容易在450nm～500nm之间发生移动, 产品在混光后的效果不稳定, 加上灯具的配光设计材料也会对输出光斑的光色度值产生影响, 有时候会造成光斑照度不均匀和局部的颜色不均匀, 对光斑的平面照度和光色度的测量, 用积分球和大型的测光设备显得并不适合, 便携式的分光辐射照度计或色彩照度计在光斑测量上就可以发挥出很好的优势。