水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)標(biāo)尺

關(guān)于水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)標(biāo)尺1第1頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2一.水準(zhǔn)測(cè)量的儀器與工具§

6-1

水準(zhǔn)尺和的水準(zhǔn)儀一.水準(zhǔn)尺、尺墊

直尺：雙面(黑、紅)水準(zhǔn)尺，尺常數(shù)4.687m、4.787m，用于三等以下水準(zhǔn)路線測(cè)量。塔尺：可伸縮，伸足為3米、

5米，用于一般工程測(cè)量。尺墊：轉(zhuǎn)點(diǎn)立尺用。第2頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月32.水準(zhǔn)儀二.水準(zhǔn)儀等級(jí)(精度系列)：

DS05DS1DS3DS10

型號(hào)下標(biāo)：毫米數(shù)，表示

1公里往、返測(cè)量的高差平均值的中誤差(由于儀器引起的)。構(gòu)造：望遠(yuǎn)鏡水準(zhǔn)器支架基座S3水準(zhǔn)儀外型第3頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月4一般的望遠(yuǎn)鏡只需望遠(yuǎn)，不需瞄準(zhǔn)。所以有物鏡，目鏡（加調(diào)焦鏡）即可。測(cè)量望遠(yuǎn)鏡要能瞄準(zhǔn)。所以要有十字絲。目標(biāo)的象與十字絲重合即瞄準(zhǔn)。第4頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月5望遠(yuǎn)鏡與視差望遠(yuǎn)鏡與視差●測(cè)量望遠(yuǎn)鏡及十字絲上絲下絲豎絲橫絲望遠(yuǎn)鏡的十字絲第5頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月6視準(zhǔn)軸：十字絲分劃中心與物鏡光心的連線。物鏡的作用：把目標(biāo)成象（拉近）。目鏡的作用：把十字絲（和目標(biāo)象）放大。十字絲固定不動(dòng)。為了讓儀器適用于不同視力的人，目鏡可以前后調(diào)節(jié)，稱為目鏡調(diào)焦。調(diào)焦鏡的作用：使遠(yuǎn)近不同的目標(biāo)都能成象于十字絲面上。移動(dòng)調(diào)焦鏡稱為物鏡調(diào)焦。視差：如果目標(biāo)象沒有落在十字絲面上，則當(dāng)觀測(cè)員的眼睛上下左右移動(dòng)時(shí)，會(huì)感到目標(biāo)象與十字絲之間有相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。這種現(xiàn)象稱為視差。視差影響瞄準(zhǔn)的精度。物鏡調(diào)焦可以消除視差。測(cè)量望遠(yuǎn)鏡第6頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月7視差

●視差：

望遠(yuǎn)鏡內(nèi)目標(biāo)像與十字絲分劃板未重合。

現(xiàn)象：觀測(cè)時(shí)，改變眼睛與目鏡的相對(duì)位置，十字絲與目標(biāo)的像有相對(duì)移動(dòng)。消除視差的步驟：目鏡調(diào)焦，使十字絲最清晰；物鏡調(diào)焦，使目標(biāo)像最清晰，且無視差。第7頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月8水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器靈敏度8/2mm用于儀器粗平

管水準(zhǔn)器靈敏度20/2mm用于儀器精平水準(zhǔn)器第8頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月9水準(zhǔn)器分圓形和管形兩種管水準(zhǔn)器是個(gè)玻璃容器，其縱剖面上內(nèi)側(cè)呈圓弧形。刻劃線對(duì)稱中點(diǎn)處的切線就是水準(zhǔn)管軸?！皻馀菥又小奔此疁?zhǔn)管軸水平。圓水準(zhǔn)器是個(gè)玻璃容器，上面有同心圓的刻劃。上蓋的內(nèi)表面是圓球形，同心圓圓心處的曲率半徑就是圓水準(zhǔn)器的軸?！皻馀菥又小奔此疁?zhǔn)器的軸垂直。水準(zhǔn)管圓水準(zhǔn)器軸第9頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月10

水準(zhǔn)管的精度：管子內(nèi)壁光滑，液體與內(nèi)壁的附著力小，則氣泡對(duì)傾斜反映的靈敏度高曲率半徑大，格值小則精度高氣泡長(zhǎng)，兩端清晰，讀數(shù)誤差小則精度高格值是相鄰分劃線之間的弧所對(duì)的圓心角。設(shè)弧長(zhǎng)為2毫米，曲率半徑為R毫米，則格值一般秒第10頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月11符合棱鏡系統(tǒng)把水準(zhǔn)氣泡兩端成象在一起便于觀察。若直接用肉眼觀察則因?yàn)椴Ａв泻穸?，斜視時(shí)會(huì)產(chǎn)生視差要同時(shí)觀察氣泡的兩端才能判斷氣泡是否居中用符合棱鏡系統(tǒng)觀察，可以避免上述缺點(diǎn)。判斷“氣泡居中”的精度約可提高一倍。觀察窗第11頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月12三、水準(zhǔn)儀的使用1.安置：用連接螺旋把儀器固定在三腳架上2、粗平：使三腳架架頭大致水平;轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中3、瞄準(zhǔn)調(diào)節(jié)目鏡：照準(zhǔn)明亮的物體（如白色的墻）調(diào)節(jié)目鏡使之適合自己的視力（十字絲最清晰）；粗瞄準(zhǔn)：轉(zhuǎn)動(dòng)儀器，利用望遠(yuǎn)鏡外殼上的準(zhǔn)星瞄準(zhǔn)目標(biāo)；精確瞄準(zhǔn)：轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)焦螺旋使目標(biāo)象清晰，直至無“視差”。用微動(dòng)螺旋慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，直至精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)為止（十字絲的縱絲靠近水準(zhǔn)尺）4、精平用微傾螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中（符合氣泡符合）5、讀數(shù)用十字絲的橫絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)（先讀毫米數(shù)，然后米，分米，厘米數(shù)。每次讀四位數(shù)，“0”也是必須記錄的數(shù)字。）第12頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月13水準(zhǔn)管的校正螺絲像片圓水準(zhǔn)管腳螺旋2.粗平用連接螺旋把儀器固定在三腳架上，固定兩個(gè)腳架，動(dòng)第三個(gè)腳架，使三腳架架頭大致水平;轉(zhuǎn)動(dòng)腳使螺旋圓水準(zhǔn)器的氣泡居中第13頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月142、粗平（左手拇指法則）第14頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月15物鏡的作用：把目標(biāo)成象（拉近）。目鏡的作用：把十字絲（和目標(biāo)象）放大。十字絲固定不動(dòng)。為了讓儀器適用于不同視力的人，目鏡可以前后調(diào)節(jié)，稱為目鏡調(diào)焦。調(diào)焦鏡的作用：使遠(yuǎn)近不同的目標(biāo)都能成象于十字絲面上。移動(dòng)調(diào)焦鏡稱為物鏡調(diào)焦。視差：如果目標(biāo)象沒有落在十字絲面上，則當(dāng)觀測(cè)員的眼睛上下左右移動(dòng)時(shí)，會(huì)感到目標(biāo)象與十字絲之間有相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。這種現(xiàn)象稱為視差。視差影響瞄準(zhǔn)的精度。物鏡調(diào)焦可以消除視差。3、瞄準(zhǔn)第15頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月16水準(zhǔn)管的校正螺絲像片目鏡缺口第16頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月17視差

●視差：

望遠(yuǎn)鏡內(nèi)目標(biāo)像與十字絲分劃板未重合。

現(xiàn)象：觀測(cè)時(shí)，改變眼睛與目鏡的相對(duì)位置，十字絲與目標(biāo)的像有相對(duì)移動(dòng)。消除視差的步驟：目鏡調(diào)焦，使十字絲最清晰；物鏡調(diào)焦，使目標(biāo)像最清晰，且無視差。第17頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月18符合棱鏡系統(tǒng)把水準(zhǔn)氣泡兩端成象在一起便于觀察。若直接用肉眼觀察則因?yàn)椴Ａв泻穸?，斜視時(shí)會(huì)產(chǎn)生視差要同時(shí)觀察氣泡的兩端才能判斷氣泡是否居中用符合棱鏡系統(tǒng)觀察，可以避免上述缺點(diǎn)。判斷“氣泡居中”的精度約可提高一倍。觀察窗4、精平第18頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月19普通水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺的分劃不是線劃式而是區(qū)格式的。區(qū)格的邊緣是分劃的位置，區(qū)格內(nèi)的小數(shù)“估讀”。區(qū)格式分劃便于從遠(yuǎn)處觀察并讀數(shù)。5、讀數(shù)第19頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月20

bc瞄準(zhǔn)與讀數(shù)水準(zhǔn)測(cè)量的瞄準(zhǔn)與讀數(shù)adb

a0.7256.2521.533第20頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月21自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀原圖四、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀（一）自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)1、沒有水準(zhǔn)管和微傾螺旋；望遠(yuǎn)鏡和支架連成一體2、測(cè)量時(shí)，只需粗平第21頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月22自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀原圖四、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀（二）自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀基本原理第22頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月232.自動(dòng)安平補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)自動(dòng)安平補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)第23頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月24兩個(gè)擺動(dòng)棱鏡的補(bǔ)償器兩個(gè)直角棱鏡是補(bǔ)償器的擺動(dòng)部分。鏡筒傾斜時(shí)水平光線與其豎平面不正交，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。第24頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月25Koni007自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀ZeissKoni007自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀第25頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月26§

6-2水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正(一)水準(zhǔn)儀的主要軸線望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸

水準(zhǔn)管軸縱軸圓水準(zhǔn)軸一、水準(zhǔn)儀的主要軸線及滿足的條件：第26頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月27視準(zhǔn)軸：十字絲分劃中心與物鏡光心的連線。水準(zhǔn)管軸:經(jīng)過水準(zhǔn)管零點(diǎn)的切線縱軸:儀器旋轉(zhuǎn)軸圓水準(zhǔn)軸:經(jīng)過圓水準(zhǔn)管零點(diǎn)的法線一、水準(zhǔn)儀的主要軸線及滿足的條件第27頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月28一、水準(zhǔn)儀的主要軸線及滿足的條件(二)水準(zhǔn)儀滿足的條件）圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器縱軸L′L′∥VV）十字絲的橫絲垂直于縱軸

）水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸LL∥CCL′L′∥VVLL∥CC第28頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月29二、水準(zhǔn)儀檢驗(yàn)與校正（一）圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器縱軸的檢驗(yàn)與校正誤差的影響：不影響讀數(shù)，但使縱軸傾斜，影響操作速度1、檢驗(yàn)：（如何發(fā)現(xiàn)誤差？）a)以圓水準(zhǔn)器為準(zhǔn)（氣泡居中）安置儀器的縱軸b)把儀器連帶水準(zhǔn)器繞縱軸旋轉(zhuǎn)180度。如果氣泡仍然居中，則水準(zhǔn)器軸平行儀器縱軸。否則，水準(zhǔn)器軸不平行儀器縱軸。第29頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月30二、水準(zhǔn)儀檢驗(yàn)與校正（一）圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器縱軸的檢驗(yàn)與校正1、檢驗(yàn)：（如何發(fā)現(xiàn)誤差？）a)以圓水準(zhǔn)器為準(zhǔn),整平儀器（氣泡居中）b)把儀器連帶水準(zhǔn)器繞縱軸旋轉(zhuǎn)180度。如果氣泡仍然居中，則水準(zhǔn)器軸平行儀器縱軸。否則，水準(zhǔn)器軸不平行儀器縱軸。第30頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月312、校正：（如何減少誤差？）（氣泡移動(dòng)量一半所表示的傾斜度就是縱軸的傾斜度。）動(dòng)校正螺絲，使氣泡返回移動(dòng)量的一半。重復(fù)上述檢驗(yàn)和校正一二次，使這誤差盡可能小。L′V第31頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月32(二)十字絲的橫絲垂直于縱軸1、檢驗(yàn)：用圓水準(zhǔn)器使縱軸垂直后，用十字絲的橫絲照準(zhǔn)某一清晰目標(biāo)。用微動(dòng)螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，如果十字絲的橫絲一直不離開目標(biāo)，則無誤差。否則要校正。2、校正：松開十字絲的固定螺絲，轉(zhuǎn)動(dòng)十字絲。第32頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月33(三)水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸影響：如果水準(zhǔn)管軸不平行視準(zhǔn)軸（其夾角為)，則讀數(shù)誤差有則此誤差對(duì)高差的影響為檢驗(yàn)：在正常視線長(zhǎng)2倍的兩端固定兩根水準(zhǔn)尺，其間距為2S。儀器架于中點(diǎn)，測(cè)量?jī)啥它c(diǎn)的高差作為標(biāo)準(zhǔn)值把儀器移至一個(gè)端點(diǎn)，再測(cè)量?jī)啥它c(diǎn)的高差

第33頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月34(三)水準(zhǔn)管軸不平行視準(zhǔn)軸如果h2=h

表明水準(zhǔn)管軸不平行視準(zhǔn)軸，引起遠(yuǎn)尺上讀數(shù)有誤差，以至h2有誤差。至于近尺上的讀數(shù)，由于距離很小，受水準(zhǔn)管軸不平行視準(zhǔn)軸誤差的影響很小。校正：轉(zhuǎn)動(dòng)傾斜螺旋，使望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸對(duì)準(zhǔn)遠(yuǎn)尺正確的讀數(shù)。這時(shí)水準(zhǔn)管軸隨著也傾斜了。用水準(zhǔn)管的校正螺絲使氣泡重新居中。第34頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月35水準(zhǔn)管的校正螺絲像片水準(zhǔn)管的一端水準(zhǔn)管的校正螺絲第35頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月36（2）校正3（2）校正方法1：校正水準(zhǔn)管a.計(jì)算A尺水平視線讀數(shù)：a2'=b2+hb.轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋，使橫絲瞄準(zhǔn)讀數(shù)a2’：CC水平

c.校正水準(zhǔn)管氣泡居中：LL水平（LL//CC）

d.重復(fù)檢驗(yàn)直至符合要求。第36頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月37方法2：校正十字絲環(huán)2134十字絲環(huán)校正螺絲十字絲環(huán)校正螺絲方法2：校正十字絲b.調(diào)整十字絲環(huán)上、下校正螺絲，使橫絲對(duì)準(zhǔn)讀數(shù)a2‘即

CC水平，從而LL//CC。a.保持水準(zhǔn)管氣泡居中即LL水平；卸下望遠(yuǎn)鏡目鏡罩第37頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月38水準(zhǔn)管的校正螺絲像片望遠(yuǎn)鏡目鏡罩第38頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月39（一）精密水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺：因瓦鋼+分劃式§6-3精密水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀一、精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺第39頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月40§6-3精密水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀格值小(τ=7~10″)，氣泡長(zhǎng)、大，符合精度高；望遠(yuǎn)鏡放大倍率高（30×→40×），瞄準(zhǔn)精度高（≈15″/V）微動(dòng)螺絲精細(xì)，望遠(yuǎn)鏡微傾對(duì)高度的影響小……（二）精密水準(zhǔn)儀讀數(shù)：瞄準(zhǔn)+平行玻璃板+測(cè)微分劃尺第40頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月41精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺：因瓦鋼+分劃式讀數(shù)：瞄準(zhǔn)+平行玻璃板+測(cè)微分劃尺第41頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月42精密水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺WILDN3、精密水準(zhǔn)尺WILDN3精密自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀精密水準(zhǔn)尺第42頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月43精密水準(zhǔn)儀讀數(shù)圖讀數(shù)：197150測(cè)微器讀數(shù)窗水準(zhǔn)器視窗楔型絲第43頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月44平行玻璃板測(cè)微裝置平行玻璃板測(cè)微裝置測(cè)微器結(jié)構(gòu)與測(cè)微原理轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺旋，改變平行玻璃板的傾斜角度，可使視線作上、下平移，平移量在測(cè)微分劃尺上讀取。第44頁，課件共47