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水準儀的使用原理及使用方法水準儀是如何工作的

時間：2020-08-12 來源：儀多多儀器網(wǎng) 作者：儀多多商城

一水準儀儀器原理

微傾水準儀

借助于微傾螺旋獲得水平視線的一種常用水準儀。作業(yè)時先用圓水準器將儀器粗略整平，每次讀數(shù)前再借助微傾螺旋，使符合水準器在豎直面內(nèi)俯仰，直到符合水準氣泡精確居中，使視線水平。微傾的精密水準儀同普通水準儀比較，前者管水準器的分劃值小、靈敏度高，望遠鏡的放大倍率大，明亮度強，儀器結構堅固，特別是望遠鏡與管水準器之間的聯(lián)接牢固,裝有光學測微器，并配有精密水準標尺，以提高讀數(shù)精度。中國生產(chǎn)的微傾式精密水準儀，其望遠鏡放大倍率為40倍,管水準器分劃值為10″/2毫米，光學測微器最小讀數(shù)為0.05毫米，望遠鏡照準部分、管水準器和光學測微器都共同安裝在防熱罩內(nèi)。

自動安平水準儀

借助于自動安平補償器獲得水平視線的一種水準儀。它的特點主要是當望遠鏡視線有微量傾斜時，補償器在重力作用下對望遠鏡作相對移動,從而能自動而迅速地獲得視線水平時的標尺讀數(shù)。補償?shù)幕驹硎牵寒斖h鏡視線水平時，與物鏡主點同高的水準標尺上物點P構成的像點Z0應落在十字絲交點Z上。當望遠鏡對水平線傾斜一小角α后，十字絲交點Z向上移動，但像點Z0仍在原處，這樣即產(chǎn)生一讀數(shù)差Z0Z。當很小時可以認為Z0Z 的間距為α×f′（f′為物鏡焦距），這時可在光路中K點裝一補償器，使光線產(chǎn)生屈折角β，在滿足α×f′=β×s0（s0為補償器至十字絲中心的距離，即KZ）的條件下，像Z0就落在Z點上；或使十字絲自動對儀器作反方向擺動，十字絲交點Z落在Z0點上。如光路中不采用光線屈折而采用平移時，只要平移量等于Z0Z，則十字絲交點Z落在像點Z0上，也同樣能達到Z0和Z重合的目的。自動安平補償器按結構可分為活動物鏡、活動十字絲和懸掛棱鏡等多種。補償裝置都有一個“擺”，當望遠鏡視線略有傾斜時，補償元件將產(chǎn)生擺動，為使“擺”的擺動能盡快地得到穩(wěn)定，必須裝一空氣阻尼器或磁力阻尼器。這種儀器較微傾水準儀工效高、精度穩(wěn)定，尤其在多風和氣溫變化大的地區(qū)作業(yè)更為顯著。

激光水準儀

利用激光束代替人工讀數(shù)的一種水準儀。將激光器發(fā)出的激光束導入望遠鏡筒內(nèi)，使其沿視準軸方向射出水平激光束。利用激光的單色性和相干性，可在望遠鏡物鏡前裝配一塊具有一定遮光圖案的玻璃片或金屬片，即波帶板，使之所生衍射干涉。經(jīng)過望遠鏡調(diào)焦，在波帶板的調(diào)焦范圍內(nèi)，獲得一明亮而精細的十字型或圓形的激光光斑，從而更精確地照準目標。如在前、后水準標尺上配備能自動跟蹤的光電接收靶，即可進行水準測量。在施工測量和大型構件裝配中，常用激光水準儀建立水平面或水平線。數(shù)字水準儀是目前先進的水準儀，配合專門的條碼水準尺，通過儀器中內(nèi)置的數(shù)字成像系統(tǒng)，自動獲取水準尺的條碼讀數(shù)，不再需要人工讀數(shù)。這種儀器可大大降低測繪作業(yè)勞動強度，避免人為的主觀讀數(shù)誤差，提高測量精度和效率。

電子水準儀

電子水準儀又稱數(shù)字水準儀，它是在自動安平水準儀的基礎上發(fā)展起來的。它采用條碼標尺，各廠家標尺編碼的條碼圖案不相同，不能互換使用。2013年前照準標尺和調(diào)焦仍需目視進行。人工完成照準和調(diào)焦之后，標尺條碼一方面被成象在望遠鏡分化板上，供目視觀測，另一方面通過望遠鏡的分光鏡，標尺條碼又被成象在光電傳感器（又稱探測器）上，即線陣CCD器件上，供電子讀數(shù)。因此，如果使用傳統(tǒng)水準標尺，電子水準儀又可以象普通自動安平水準儀一樣使用。不過這時的測量精度低于電子測量的精度。特別是精密電子水準儀，由于沒有光學測微器，當成普通自動安平水準儀使用時，其精度更低。當前電子水準儀采用了原理上相差較大的三種自動電子讀數(shù)方法： 1）相關法（徠卡NA3002/3003） 2) 幾何法（蔡司DiNi10/20） 3) 相位法（拓普康DL101C/102C） 二水準儀的使用方法 水準儀的使用包括：水準儀的安置、粗平、瞄準、精平、讀數(shù)五個步驟。 1. 安置安置是將儀器安裝在可以伸縮的三腳架上并置于兩觀測點之間。首先打開三腳架并使高度適中，用目估法使架頭大致水平并檢查腳架是否牢固，然后打開儀器箱，用連接螺旋將水準儀器連接在三腳架上。 2. 粗平粗平是使儀器的視線粗略水平，利用腳螺旋置圓水準氣泡居于圓指標圈之中。具體方法：用儀器練習。在整平過程中，氣泡移動的方向與大姆指運動的方向一致。 3. 瞄準瞄準是用望遠鏡準確地瞄準目標。首先是把望遠鏡對向遠處明亮的背景，轉動目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲清晰。再松開固定螺旋，旋轉望遠鏡，使照門和準星的連接對準水準尺，擰緊固定螺旋。最后轉動物鏡對光螺旋，使水準尺的清晰地落在十字絲平面上，再轉動微動螺旋，使水準尺的像靠于十字豎絲的一側。 4. 精平精平是使望遠鏡的視線精確水平。微傾水準儀，在水準管上部裝有一組棱鏡，可將水準管氣泡兩端，折射到鏡管旁的符合水準觀察窗內(nèi)，若氣泡居中時，氣泡兩端的象將符合成一拋物線型，說明視線水平。若氣泡兩端的象不相符合，說明視線不水平。這時可用右手轉動微傾螺旋使氣泡兩端的象完全符合，儀器便可提供一條水平視線，以滿足水準測量基本原理的要求。注意：氣泡左半部分的移動方向，總與右手大拇指的方向不一致。 5. 讀數(shù) 用十字絲，截讀水準尺上的讀數(shù)。現(xiàn)在的水準儀多是倒象望遠鏡，讀數(shù)時應由上而下進行。先估讀毫米級讀數(shù)，后報出全部讀數(shù)。注意，水準儀使用步驟一定要按上面順序進行，不能顛倒，特別是讀數(shù)前的符合水泡調(diào)整，一定要在讀數(shù)前進行。

　　【儀器網(wǎng) 使用手冊】水準儀主要用于工程現(xiàn)場的水準測量，是建立水平視線測定地面兩點間高差的儀器，根據(jù)水準測量原理測量地面點間高差。水準儀時建筑施工的常用儀器，正確使用測量儀器非常重要。

　　1.安置水準儀

　　選擇堅固、平坦、空闊的地方打開三架，使三架的三條腿近似等距，架設高度應該適中，架頭應該大致水平，架腿制動螺旋應該固緊。打開儀器箱，雙手取出水準儀，將儀器小心地安置到三架頂面上，用一只手握住儀器，另一只手松開三腳架中心連接螺旋，將儀器固定在三腳架上。

　　2.粗略整平

　　粗略整平是借助圓水準器的氣泡居中，使儀器豎軸大致鉛垂，從而視準軸粗略水平。通過轉動腳螺旋，使氣泡移動到正確的位置。在整平的過程中，氣泡的移動方向與左手大拇指運動的方向—致

　　3.調(diào)焦和照準

　　將望遠鏡對著明亮的背景，轉動目鏡螺旋，使十字絲清晰。松開制動螺旋，轉動望遠鏡，采用望遠鏡筒上面的照門和準星瞄準水準尺，然后擰緊制動螺旋。從望遠鏡中觀察，轉動物鏡螺旋進行對光，使目標清晰，再轉動微動螺旋，使豎絲對準水準尺。眼睛在目鏡端上下微微移動，若十字絲與目標影響相對移動，則重新仔細進行物鏡對光，直到讀數(shù)不變?yōu)橹埂?br />

　　4.準確整平

　　眼鏡通過位于目鏡左方的符合氣泡觀察窗，看水準管氣泡，右手轉動微傾螺旋，使氣泡兩端的像吻合。

　　5.讀數(shù)和記錄

　　觀察十字絲的中絲在水準尺上的分劃位置讀取讀數(shù)。

水準儀的類別介紹

水準儀是建立水平視線測定地面兩點間高差的儀器。原理為根據(jù)水準測量原理測量地面點間高差。

主要部件有望遠鏡、管水準器(或補償器)、垂直軸、基座、腳螺旋。

那么，水準儀的分類有哪幾種呢?

按結構分為微傾水準儀、自動安平水準儀、激光水準儀和數(shù)字水準儀(又稱電子水準儀)。按精度分為精密水準儀和普通水準儀。

1、數(shù)字水準儀(電子水準儀)

這是20世紀90年代發(fā)展的水準儀，集光機電、計算機和圖像處理等高新技術為一體，是現(xiàn)代科技。

2、微傾水準儀