2.3 微傾式水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正

1、水準(zhǔn)儀的的主要軸線及應(yīng)滿足的幾何條件（1）水準(zhǔn)儀的的主要軸線水準(zhǔn)儀有四根軸線，如圖2-3-1所示，分別是：視準(zhǔn)軸CC,管水）隹器軸LL,圓水準(zhǔn)器軸L'L',豎軸VV。圖2-3-1水隹儀的軸線（2）主要軸線應(yīng)滿足的幾何條件根據(jù)水隹測量原理，水隹儀必須提供一條水平視線，才能正確地測出兩點(diǎn)間高差。為此，水隹儀的主要軸線應(yīng)滿足以下幾何條件。圓水隹器軸應(yīng)平行于儀器的豎軸；十字絲的中絲（橫絲）應(yīng)垂直于儀器的豎軸；水隹管軸平行于視隹軸。2、圓水隹軸平行于儀器豎軸的檢驗(yàn)與校正（1）檢驗(yàn)：如圖2-3-2，用腳螺旋使圓水隹器氣泡居中，將儀器繞豎軸旋轉(zhuǎn)180度，如果氣泡不居中，表明圓水隹軸不平行于豎軸，而離開零點(diǎn)弧長所對(duì)應(yīng)的圓心角為兩倍的5。

圖2-3-2圓水準(zhǔn)器檢驗(yàn)與校正原理(2)校正：如圖2-3-3，調(diào)整圓水準(zhǔn)器三個(gè)校正螺絲，使氣泡向居中位置移動(dòng)偏離量的一半。校正工作一般都難于一次完成，需反復(fù)進(jìn)行直至儀器旋轉(zhuǎn)到任何位置圓水準(zhǔn)器氣泡皆居中時(shí)為止。圖2-3-3圓水準(zhǔn)器的校正螺釘圖2-3-3圓水準(zhǔn)器的校正螺釘3、十字絲橫絲應(yīng)垂直于儀器豎軸的檢驗(yàn)與校正(1)檢驗(yàn)：如圖2-3-4，安置儀器后，先將橫絲一端對(duì)準(zhǔn)一個(gè)明顯的點(diǎn)狀目標(biāo)P,固定制動(dòng)螺旋，轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)螺旋，如果標(biāo)志點(diǎn)P不離開橫絲，說明橫絲垂直于豎軸，否則需要校正。圖2-3-4十字絲的檢驗(yàn)（2）校正：如圖2-3-5，用螺絲刀松開分化板座固定螺絲，轉(zhuǎn)動(dòng)分化板座，改正偏離量的一半。圖2-3-5十字絲的校正4、視準(zhǔn)軸平行于水準(zhǔn)管軸的檢驗(yàn)與校正（1）檢驗(yàn)：①如圖2-3-6，選擇相距80m左右的A、B兩點(diǎn)，打木樁或放置尺墊標(biāo)志。在兩點(diǎn)中間安置水準(zhǔn)儀。用變動(dòng)儀高法，測出A、B兩點(diǎn)的高差。若兩次測得的高差之差不超過3mm，則取其平均值hAB作為最后結(jié)果。由于距離相等，兩軸不平行的誤差訃可在高差計(jì)算中自動(dòng)消除，故h值不受視準(zhǔn)軸誤差的影響。②安置儀器于A點(diǎn)附近（約3米），精平后讀得A點(diǎn)水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)為a'，因儀器離A點(diǎn)很近，兩軸不平行引起的讀數(shù)誤差可忽略不計(jì)。故根據(jù)a′和A、B兩點(diǎn)的正確高差h算出A點(diǎn)尺上應(yīng)有讀數(shù)為：。然后，瞄準(zhǔn)B點(diǎn)水準(zhǔn)尺，讀出水平視線讀數(shù)，如果h與h’相等，說明兩軸平行，否則存在角，其值為對(duì)于DS3級(jí)微傾式水準(zhǔn)儀，值不得大于20"。

(2)校正：如圖2-3-7,轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋使中絲對(duì)準(zhǔn)B點(diǎn)尺上正確讀數(shù)，此時(shí)視準(zhǔn)軸處于水平位置，但管水準(zhǔn)氣泡必然偏離中心。用撥針撥動(dòng)水準(zhǔn)管一端的上、下兩個(gè)校正螺絲，使氣泡的兩個(gè)半象符合。圖2-3-7水準(zhǔn)管的校正|@)SR兗牛動(dòng)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、精密水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀1、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀(1)概述如圖2-3-8所示，自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀是指在一定的豎軸傾斜范圍內(nèi)，利用補(bǔ)償器自動(dòng)獲取視線水平時(shí)水準(zhǔn)標(biāo)尺讀數(shù)的水準(zhǔn)儀。該類水準(zhǔn)儀用自動(dòng)安平補(bǔ)償器代替管狀水

準(zhǔn)器，在儀器微傾時(shí)補(bǔ)償器受重力作用而相對(duì)于望遠(yuǎn)鏡筒移動(dòng)，使視線水平時(shí)標(biāo)尺上的正確讀數(shù)通過補(bǔ)償器后仍舊落在水平十字絲上。圖2-3-8自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀（a）索佳C32II自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀圖2-3-8自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀（b）歐波DS30自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀（2）補(bǔ)償器1）補(bǔ)償原理自動(dòng)安平補(bǔ)償器的類型較多，但大多采用吊掛光學(xué)零件的方法，借助重力的作用達(dá)到視線自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪康?。如圖2-3-9所示，兩個(gè)直角棱鏡是補(bǔ)償器的擺動(dòng)部分。鏡筒傾斜時(shí)水平光線與其豎直面不正交，從而使光線在棱鏡系統(tǒng)中產(chǎn)生折射，最后把水平光線導(dǎo)至十字絲中心。光線在棱鏡系統(tǒng)中的多次折射可等效為一次折射。圖2-3-9自動(dòng)安平補(bǔ)償器2）補(bǔ)償器種類自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀補(bǔ)償器，按照阻尼方式可分為空氣阻尼補(bǔ)償器和磁阻補(bǔ)償器。其中磁阻尼補(bǔ)償器按照構(gòu)造不同有可分為臺(tái)式磁阻尼補(bǔ)償器、交叉式磁阻尼補(bǔ)償器。3）補(bǔ)償器的應(yīng)用空氣阻尼補(bǔ)償器，受環(huán)境周邊磁場影響小，但由于裝配工藝復(fù)雜多應(yīng)用于產(chǎn)量不大、精度要求高的自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀。交叉式磁阻尼補(bǔ)償器，裝配工藝簡單、部件精度要求不是很苛刻、成本低廉，但該補(bǔ)償器對(duì)于倒置后若經(jīng)受較強(qiáng)烈震動(dòng)后，由于吊線彎折變形引起補(bǔ)償功能失效的概率非常高；所以這種補(bǔ)償器目前被廣泛應(yīng)用于中低檔自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀，而很少被應(yīng)用于高檔儀器當(dāng)中。臺(tái)式磁阻尼補(bǔ)償器，裝配工藝相對(duì)復(fù)雜、對(duì)部件要求比較高、成本比較高，但由于抗震優(yōu)于其它補(bǔ)償器，多被應(yīng)用于中、高檔自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀。（3）自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀只有圓水準(zhǔn)器，沒有水準(zhǔn)管和微傾螺旋，粗平之后，借助自動(dòng)補(bǔ)償裝置的作用，使視準(zhǔn)軸水平，便可讀出正確讀數(shù)。（4）自動(dòng)安平原理如圖2-3-10所示，當(dāng)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸傾斜一個(gè)小角度，則十字絲中心偏離物鏡光心的水平線（標(biāo)準(zhǔn)位置）。自動(dòng)安平裝置的作用在于：使十字絲經(jīng)物鏡射出的光線水平，即使來自水準(zhǔn)尺水平讀數(shù)的成象與十字絲中心重合。

2、精密水準(zhǔn)儀(1)精密水準(zhǔn)儀的構(gòu)造(a)威特老式N3微傾式精密水準(zhǔn)儀

(a)威特老式N3微傾式精密水準(zhǔn)儀(b)徠卡新N3正像精密水準(zhǔn)儀(c)拓普康A(chǔ)T-G2光學(xué)精密水準(zhǔn)儀圖2-3-11精密水準(zhǔn)儀精密水準(zhǔn)儀的構(gòu)造見圖2-3-11所示。(a)威特老式N3微傾式精密水準(zhǔn)儀(b)徠卡新N3正像精密水準(zhǔn)儀(c)拓普康A(chǔ)T-G2光學(xué)精密水準(zhǔn)儀圖2-3-11精密水準(zhǔn)儀(2)精密水準(zhǔn)儀特點(diǎn)精密水準(zhǔn)儀與一般水準(zhǔn)儀比較，其特點(diǎn)是能夠精密地整平視線和精確地讀取讀數(shù)。1）水準(zhǔn)器具有較高的靈敏度。如DS1水準(zhǔn)儀的管水準(zhǔn)器7值為10"/2mm。2）望遠(yuǎn)鏡具有良好的光學(xué)性能。如DS1水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)為38倍，望遠(yuǎn)鏡的有效孔徑47mm，視場亮度較高。十字絲的中絲刻成楔形，能較精確地瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺的分劃。3）具有光學(xué)測微器裝置?？芍苯幼x取水準(zhǔn)尺一個(gè)分格（1cm或0.5cm）的1/100單位（0.1mm或0.05mm），提高讀數(shù)精度。4）視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)軸之間的聯(lián)系相對(duì)穩(wěn)定。精密水準(zhǔn)儀均采用鋼構(gòu)件，并且密封起來，受溫度變化影響小。（3）精密水準(zhǔn)尺精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行水準(zhǔn)測量時(shí)，必須配備精密水準(zhǔn)尺。如圖2-3-12所示，精密水準(zhǔn)尺是在木質(zhì)尺身的槽內(nèi)，安有一根因瓦合金帶。帶上標(biāo)有刻劃，數(shù)字注在木尺上。圖2-3-12精密水準(zhǔn)尺圖2-3-13精密水準(zhǔn)尺讀數(shù)方法匚圖2-3-12精密水準(zhǔn)尺圖2-3-13精密水準(zhǔn)尺讀數(shù)方法匚-*300：eoo：'-弱田的叱二就*二二29459叱;232科2二二沖318-116二1431四二二］工工”1Q二二產(chǎn)-VS8-156二卜54-.152-150450fa446,444：442（4）精密水準(zhǔn)儀的操作方法精密水準(zhǔn)儀的操作方法與一般水準(zhǔn)儀基本相同，只是讀數(shù)方法有些差異。在水準(zhǔn)儀精平后，十字絲中絲往往不恰好對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺上某一整分劃線，這時(shí)就要轉(zhuǎn)動(dòng)測微輪使視線上、下平行移動(dòng)，十字絲的楔形絲正好夾住一個(gè)整分劃線，被夾住的分劃線讀數(shù)為m、dm、cm。此時(shí)視線上下平移的距離則由測微器讀數(shù)窗中讀出mm。如圖2-3-13所示，其讀數(shù)為1.48655m3、電子水準(zhǔn)儀（1）電子水準(zhǔn)儀的構(gòu)造電子水準(zhǔn)儀的構(gòu)造如圖2-3-14所示。圖2-3-12圖2-3-12精密水準(zhǔn)尺（b）徠卡DNA03精密電子水準(zhǔn)儀（c）天寶Dini12（蔡司）精密電子水準(zhǔn)儀（d）拓普康DL-111C精密電子水準(zhǔn)儀圖2-3-14電子水準(zhǔn)儀（2）電子水準(zhǔn)儀測量原理如圖2-3-15所示，與電子水準(zhǔn)儀配套使用的水準(zhǔn)尺為條形編碼尺，通常由玻璃纖維或銦鋼制成。電子水準(zhǔn)儀中裝有行陣傳感器，它可識(shí)別水準(zhǔn)標(biāo)尺上的條形編碼。觀測時(shí)，電子水準(zhǔn)儀在人工完成安置與粗平、瞄準(zhǔn)目標(biāo)（條形編碼水準(zhǔn)尺）后，按下測量鍵后約3?4秒既顯示出測量結(jié)果。其測量結(jié)果可貯存在電子水準(zhǔn)儀內(nèi)或通過電纜連接存入機(jī)內(nèi)記錄器中。另外，觀測中如水準(zhǔn)標(biāo)尺條形編碼被局部遮擋＜30%,仍可進(jìn)行觀測。圖2-3-15條形編碼尺及尺墊（3）電子水準(zhǔn)儀的主要優(yōu)點(diǎn)1）操作簡捷，自動(dòng)觀測和記錄，并立即用數(shù)字顯示測量結(jié)果。2）整個(gè)觀測過程在幾秒鐘內(nèi)即可完成，從而大大減少觀測錯(cuò)誤和誤差。3）儀器還附有數(shù)據(jù)處理器及與之配套的軟件，