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水準儀

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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。

目錄

簡介

微傾水準儀


藉助於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,每次讀數前再藉助微傾螺旋,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,並配有精密水準標尺,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,望遠鏡照准部分、管水準器和光學測微器都共同安裝在防熱罩內。

自動安平

藉助於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後,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。 如光路中不採用光線屈折而採用平移時,只要平移量等於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、活動十字絲和懸掛稜鏡等多種。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」的擺動能儘快地得到穩定,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,使其沿視准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,在波帶板的調焦範圍內,獲得一明亮而精細的十字型或圓形的激光光斑,從而更精確地照准目標。如在前、後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。

評價

水準儀的使用包括:水準儀的安置、粗平、瞄準、精平、讀數五個步驟。

1. 安置 安置是將儀器安裝在可以伸縮的三腳架上並置於兩觀測點之間。 首先打開三腳架並使高度適中,用目估法使架頭大致水平並檢查腳架是否牢固,然後打開儀器箱,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於圓指標圈之中。具體方法:用儀器練習。在整平過程中,氣泡移動的方向與大拇指運動的方向一致。

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,轉動目鏡調焦螺旋,使十字絲最清晰。再鬆開固定螺旋,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。最後轉動物鏡對光螺旋,使水準尺的清晰地落在十字絲平面上,再轉動微動螺旋,使水準尺的像靠於十字豎絲的一側。

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稜鏡,可將水準管氣泡兩端,折射到鏡管旁的符合水準觀察窗內,若氣泡居中時,氣泡兩端的像將符合成一拋物線型,說明視線水平。若氣泡兩端的像不相符合,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像完全符合,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 用十字絲,截讀水準尺上的讀數。水準儀多是倒像望遠鏡,讀數時應由上而下進行。先估讀毫米級讀數,後報出全部讀數。注意,水準儀使用步驟一定要按上面順序進行,不能顛倒,特別是讀數前的符合水泡調整, 一定要在讀數前進行。[1]

參考文獻

  1. 水準儀搜狗