水準儀
瀏覽量：1發布時間：2022-12-20 10:24:20
含義
水準儀(英文：level)是建立水平視線測定地面兩點間高差的儀器。原理為根據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。按結構分為微傾水準儀、自動安平水準儀、激光水準儀和數字水準儀(又稱電子水準儀)。按精度分為精密水準儀和普通水準儀。
歷史沿革
水準儀是在17～18世紀發明了望遠鏡和水準器后出現的。20世紀初，在制出內調焦望遠鏡和符合水準器的基礎上生產出微傾水準儀。20世紀50年代初出現了自動安平水準儀;60年代研制出激光水準儀;90年代出現電子水準儀或數字水準儀。
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。作業時先用圓水準器將儀器粗略整平，每次讀數前再借助微傾螺旋，使符合水準器在豎直面內俯仰，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接牢固,裝有光學測微器，并配有精密水準標尺，以提高讀數精度。中國生產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。
自動安平
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。補償的基本原理是：當望遠鏡視線水平時，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，這樣即產生一讀數差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，補償元件將產生擺動，為使“擺”的擺動能盡快地得到穩定，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、精度穩定，尤其在多風和氣溫變化大的地區作業更為顯著。
激光水準儀
利用激光束代替人工讀數的一種水準儀。將激光器發出的激光束導入望遠鏡筒內，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。經過望遠鏡調焦，在波帶板的調焦范圍內，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。
數字水準儀是最先進的水準儀，配合專門的條碼水準尺，通過儀器中內置的數字成像系統，自動獲取水準尺的條碼讀數，不再需要人工讀數。這種儀器可大大降低測繪作業勞動強度，避免人為的主觀讀數誤差，提高測量精度和效率。
共同特點
電子水準儀是以自動安平水準儀為基礎，在望遠鏡光路中增加了分光鏡和探測器(CCD),并采用條碼標尺和圖象處理電子系統二構成的光機電測一體化的高科技產品。采用普通標尺時，又可象一般自動安平水準儀一樣使用。它與傳統儀器相比有以下共同特點： 1) 讀數客觀。不存在誤差、誤記問題，沒有人為讀數誤差。
2) 精度高。視線高和視距讀數都是采用大量條碼分劃圖象經處理后取平均得出來的，因此削弱了標尺分劃誤差的影響。多數儀器都有進行多次讀數取平均的功能，可以削弱外界條件影響。不熟練的作業人員業也能進行高精度測量。
3) 速度快。由于省去了報數、聽記、現場計算的時間以及人為出錯的重測數量，測量時間與傳統儀器相比可以節省1/3左右。
4) 效率高。只需調焦和按鍵就可以自動讀數，減輕了勞動強度。視距還能自動記錄，檢核，處理并能輸入電子計算機進行后處理，可實線內外業一體化。
使用須知
操作要點
在未知兩點間，擺開三腳架，從儀器箱取出水準儀安放在三腳架上，利用三個機座螺絲調平，使圓氣泡居中，跟著調平管水準器。水平制動手輪是調平的，在水平鏡內通過三角棱鏡反射，水平重合，就是水平。將望遠鏡對準未知點(1)上的塔尺，再次調平管水平器重合，讀出塔尺的讀數(后視)，把望遠鏡旋轉到未知點(2)的塔尺，調整管水平器，讀出塔尺的讀數(前視)，記到記錄本上。
計算公式：兩點高差=后視-前視。
校正方法
將儀器擺在兩固定點中間，標出兩點的水平線，稱為a、b線，移動儀器到固定點一端，標出兩點的水平線，稱為a’、b ’。計算如果a-b≠a’-b ’時，將望遠鏡橫絲對準偏差一半的數值。用校針將水準儀的上下螺釘調整，使管水平泡吻合為止。重復以上做法，直到相等為止。
保養與維修
1.水準儀是精密的光學儀器，正確合理使用和保管對儀器精度和壽命有很大的作用
2.避免陽光直曬，不許可證隨便拆卸儀器
3.儀器有故障，由熟悉儀器結構者或修理部修理
4.每個微調都應輕輕轉動，不要用力過大。鏡片、光學片不準用手觸片
5.每次使用完后，應對儀器擦干凈，保持干燥。
水準儀(英文：level)是建立水平視線測定地面兩點間高差的儀器。原理為根據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。按結構分為微傾水準儀、自動安平水準儀、激光水準儀和數字水準儀(又稱電子水準儀)。按精度分為精密水準儀和普通水準儀。
歷史沿革
水準儀是在17～18世紀發明了望遠鏡和水準器后出現的。20世紀初，在制出內調焦望遠鏡和符合水準器的基礎上生產出微傾水準儀。20世紀50年代初出現了自動安平水準儀;60年代研制出激光水準儀;90年代出現電子水準儀或數字水準儀。
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。作業時先用圓水準器將儀器粗略整平，每次讀數前再借助微傾螺旋，使符合水準器在豎直面內俯仰，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接牢固,裝有光學測微器，并配有精密水準標尺，以提高讀數精度。中國生產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。
自動安平
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。補償的基本原理是：當望遠鏡視線水平時，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，這樣即產生一讀數差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，補償元件將產生擺動，為使“擺”的擺動能盡快地得到穩定，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、精度穩定，尤其在多風和氣溫變化大的地區作業更為顯著。
激光水準儀
利用激光束代替人工讀數的一種水準儀。將激光器發出的激光束導入望遠鏡筒內，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。經過望遠鏡調焦，在波帶板的調焦范圍內，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。
數字水準儀是最先進的水準儀，配合專門的條碼水準尺，通過儀器中內置的數字成像系統，自動獲取水準尺的條碼讀數，不再需要人工讀數。這種儀器可大大降低測繪作業勞動強度，避免人為的主觀讀數誤差，提高測量精度和效率。
共同特點
電子水準儀是以自動安平水準儀為基礎，在望遠鏡光路中增加了分光鏡和探測器(CCD),并采用條碼標尺和圖象處理電子系統二構成的光機電測一體化的高科技產品。采用普通標尺時，又可象一般自動安平水準儀一樣使用。它與傳統儀器相比有以下共同特點： 1) 讀數客觀。不存在誤差、誤記問題，沒有人為讀數誤差。
2) 精度高。視線高和視距讀數都是采用大量條碼分劃圖象經處理后取平均得出來的，因此削弱了標尺分劃誤差的影響。多數儀器都有進行多次讀數取平均的功能，可以削弱外界條件影響。不熟練的作業人員業也能進行高精度測量。
3) 速度快。由于省去了報數、聽記、現場計算的時間以及人為出錯的重測數量，測量時間與傳統儀器相比可以節省1/3左右。
4) 效率高。只需調焦和按鍵就可以自動讀數，減輕了勞動強度。視距還能自動記錄，檢核，處理并能輸入電子計算機進行后處理，可實線內外業一體化。
使用須知
操作要點
在未知兩點間，擺開三腳架，從儀器箱取出水準儀安放在三腳架上，利用三個機座螺絲調平，使圓氣泡居中，跟著調平管水準器。水平制動手輪是調平的，在水平鏡內通過三角棱鏡反射，水平重合，就是水平。將望遠鏡對準未知點(1)上的塔尺，再次調平管水平器重合，讀出塔尺的讀數(后視)，把望遠鏡旋轉到未知點(2)的塔尺，調整管水平器，讀出塔尺的讀數(前視)，記到記錄本上。
計算公式：兩點高差=后視-前視。
校正方法
將儀器擺在兩固定點中間，標出兩點的水平線，稱為a、b線，移動儀器到固定點一端，標出兩點的水平線，稱為a’、b ’。計算如果a-b≠a’-b ’時，將望遠鏡橫絲對準偏差一半的數值。用校針將水準儀的上下螺釘調整，使管水平泡吻合為止。重復以上做法，直到相等為止。
保養與維修
1.水準儀是精密的光學儀器，正確合理使用和保管對儀器精度和壽命有很大的作用
2.避免陽光直曬，不許可證隨便拆卸儀器
3.儀器有故障，由熟悉儀器結構者或修理部修理
4.每個微調都應輕輕轉動，不要用力過大。鏡片、光學片不準用手觸片
5.每次使用完后，應對儀器擦干凈，保持干燥。
