合肥光源升級(jí)改造測(cè)量準(zhǔn)直及測(cè)量精度的研究.pdf

1、自2010年起，為了向?qū)嶒?yàn)用戶(hù)提供亮度更高、束流穩(wěn)定性更好的同步輻射光，在中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)科大的共同支持下，國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室(NSRL)在現(xiàn)有建筑基礎(chǔ)上，對(duì)合肥光源(HLS)儲(chǔ)存環(huán)進(jìn)行重大升級(jí)改造(HLSⅡ)。測(cè)量準(zhǔn)直工作貫穿著整個(gè)升級(jí)改造工程的建設(shè)周期，關(guān)鍵元件的高精度安裝定位是保證整個(gè)升級(jí)改造工程順利實(shí)施的前提。
　　本論文課題承擔(dān)了此次升級(jí)改造工程測(cè)量準(zhǔn)直的所有工作，從工程控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)布設(shè)到主要元件的預(yù)準(zhǔn)直測(cè)量，再到每一個(gè)

2、元件的安裝調(diào)節(jié)準(zhǔn)直。為了提高工作效率，在所有元件調(diào)節(jié)完畢后，對(duì)儲(chǔ)存環(huán)磁鐵中心軌道平滑方法進(jìn)行了研究。為了提高測(cè)量精度，搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)激光跟蹤儀的測(cè)量精度進(jìn)行了研究。本論文工作主要包括以下幾個(gè)方面:
　　根據(jù)合肥光源的實(shí)際結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合原有控制網(wǎng)點(diǎn)的布設(shè)情況，對(duì)測(cè)量準(zhǔn)直工程控制網(wǎng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，并對(duì)一級(jí)平面控制網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化分析。通過(guò)實(shí)際測(cè)量和數(shù)據(jù)處理，分別對(duì)一級(jí)平面控制網(wǎng)、高程控制網(wǎng)、二級(jí)三維控制網(wǎng)進(jìn)行平差計(jì)算和精度評(píng)定。
　　

3、結(jié)合合肥光源升級(jí)改造工程的實(shí)際工作，對(duì)三維控制網(wǎng)平差方法進(jìn)行了深入分析，闡述了三維平差、基于赫爾默特方差分量估計(jì)的三維平差、聯(lián)合空間三維平差(USMN)的算法流程;并以合肥光源測(cè)量準(zhǔn)直控制網(wǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行不同方法的平差處理，通過(guò)對(duì)平差結(jié)果的分析比較，進(jìn)一步揭示了三種平差方法的異同。
　　對(duì)主要元件如加速管、磁鐵、波蕩器等進(jìn)行了預(yù)準(zhǔn)直工作，并對(duì)預(yù)準(zhǔn)直過(guò)程進(jìn)行誤差分析。對(duì)基于全局坐標(biāo)系的元件安裝方法和基于元件坐標(biāo)系的元件安裝方法進(jìn)行

4、了分析比較，在實(shí)際安裝過(guò)程中，結(jié)合合肥光源的建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理使用這兩種不同的安裝準(zhǔn)直方法，保證了安裝準(zhǔn)直精度，提高了工作效率。
　　在粒子加速器的安裝調(diào)節(jié)過(guò)程中，相對(duì)于絕對(duì)定位精度而言，相鄰元件的相對(duì)定位精度更為重要。為了進(jìn)一步提高安裝準(zhǔn)直工作的效率，通過(guò)分析借鑒世界上幾種主流磁鐵中心軌道平滑方法的優(yōu)點(diǎn)和劣勢(shì)，提出一種新的軌道平滑方法，這種方法基于最小二乘法擬合和迭代分析，不需要復(fù)雜的預(yù)定義函數(shù)和公式推導(dǎo)，具有跟低通濾波法和樣條

5、曲線擬合等平滑方法相似的工作效率。整個(gè)分析過(guò)程可以用MATLAB程序進(jìn)行計(jì)算，極大提高了準(zhǔn)直調(diào)節(jié)效率。
　　在升級(jí)改造工程試運(yùn)行一年半、正式運(yùn)行半年后，對(duì)合肥光源的準(zhǔn)直工程控制網(wǎng)和主要元件進(jìn)行復(fù)測(cè)，并結(jié)合安裝準(zhǔn)直結(jié)束后的測(cè)量結(jié)果對(duì)合肥光源整體進(jìn)行變形分析。
　　在準(zhǔn)直測(cè)量工作前、工作過(guò)程中以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量環(huán)節(jié)，需要經(jīng)常性的對(duì)測(cè)量?jī)x器的精度進(jìn)行檢測(cè)、校準(zhǔn)。結(jié)合國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有軟硬件條件，搭建儀器標(biāo)定實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)激光跟蹤

6、儀的測(cè)距和測(cè)角精度進(jìn)行檢定。研究了激光跟蹤儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量不確定度檢測(cè)方法。通過(guò)高精度溫濕度傳感器，研究了環(huán)境因素對(duì)激光跟蹤儀測(cè)量結(jié)果的影響。
　　綜合上述工作內(nèi)容，本文的主要貢獻(xiàn)和創(chuàng)新點(diǎn)包括:(1)具體闡述了聯(lián)合空間三維平差方法的細(xì)節(jié)流程，從多儀器測(cè)站測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)融合到從優(yōu)化結(jié)果中提取不確定度，再到解算空間測(cè)量不確定度，并基于合肥光源控制網(wǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行不同方法平差計(jì)算，比較了不同平差方法的差異;(2)結(jié)合合肥光源的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出一種新的磁