水准仪的使用及注意事项(精)

水准仪的使用及注意事项

一、水准仪的历史水准仪是在 17~18 世纪发明了望远镜和水准器后出现的。

20 世纪初, 在制出内调焦望远镜和符合水准器的基础上生产出微倾水准仪。 50 年代初出现了自动安平水准仪, 60 年代研制出激光水准仪。 90 年代研制出了数字水准仪。二、水准仪的分类水准仪是水平视线测定地面两点间高差的仪器。主要部件有望远镜、管水准器 (或补偿器、垂直轴、基座、脚螺旋。按结构分为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪(又称电子水准仪。按精度分为精密水准仪和普通水准仪。①微倾水准仪。借助微倾螺旋获得水平视线。其管水准器分划值小、灵敏度高。望远镜与管水准器联结成一体。凭借微倾螺旋使管水准器在竖直面内微作俯仰,符合水准器居中,视线水平。②自动安平水准仪。借助自动安平补偿器获得水平视线。当望远镜视线有微量倾斜时, 补偿器在重力作用下对望远镜作相对移动, 从而迅速获得视线水平时的标尺读数。这种仪器较微倾水准仪工效高、精度稳定。③激光水准仪。利用激光束代替人工读数。将激光器发出的激光束导入望远镜筒内使其沿视准轴方向射出水平激光束。在水准标尺上配备能自动跟踪的光电接收靶, 即可进行水准测量; ④数字水准仪,这是上世纪 90 年代

新发展的水准仪, 集光机电、计算机和图像处理等高新技术为一体, 是现代科技最新发展的结晶。 (1微倾水准仪是借助于微倾螺旋获得水平视线的一种常用水准仪。作业时先用圆水准器将仪器粗略整平, 每次读数前再借助微倾螺旋, 使符合水准器在竖直面内俯仰,直到符合水准气泡精确居中,使视线水平。微倾的精密水准仪同普通水准仪比较, 前者管水准器的分划值小、灵敏度高, 望远镜的放大倍率大,明亮度强,仪器结构坚固 , 特别是望远镜与管水准器之间的联接牢固 , 装有光学测微器, 并配有精密水准标尺,以提高读数精度。中国生产的微倾式精密水准仪 , 其望远镜放大倍率为 40 倍 , 管水准器分划值为 10〃 /2 毫米,光学测微器最小读数为 0.05 毫米, 望远镜照准部分、管水准器和光学测微器都共同安装在防热罩内。 (2 自动安平水准仪是借助于自动安平补偿器获得水平视线的一种水准仪。它的特点主要是当望远镜视线有微量倾斜时 , 补偿器在重力作用下对望远镜作相对移动 , 从而能自动而迅速地获得视线水平时的标尺读数。补偿的基本原理是 :当望远镜视线水平时 , 与物镜主点同高的水准标尺上物点 P 构成的像点 Z0 应落在十字丝交点 Z 上。当望

远镜对水平线倾斜一小角后, 十字丝交点 Z 向上移动, 但像点 Z0 仍在原处,这样即产生一读数差 Z0Z 。当很小时可以认为 Z0Z 的间距为?f′ (f′ 为物镜焦距 , 这时可在

光路中 K 点装一补偿器 , 使光线产生屈折角 [116],在满足?f′=[116]?s0(s0 为补偿器至十字丝中心的距离,即 KZ 的条件下,像 Z0 就落在 Z 点上;或使十字丝自动对仪器作反方向摆动 , 十字丝交点 Z 落在 Z0 点上。如光路中不采用光线屈折而采用平移时,只要平移量等于 Z0Z , 则十字丝交点 Z 落在像点 Z0 上 , 也同样能达到 Z0 和 Z 重合的目的。自动安平补偿器按结构可分为活动物镜、活动十字丝和悬挂棱镜等多种。补偿装置都有一个“ 摆” ,当望远镜视线略有倾斜时,补偿元件将产生摆动,为使“ 摆” 的摆动能尽快地得到稳定,必须装一空气阻尼器或磁力阻尼器。这种仪器较微倾水准仪工效高、精度稳定,尤其在多风和气温变化大的地区作业更为显著。

(3 激光水准仪利用激光束代替人工读数的一种水准仪。将激光器发出的激光束导入望远镜筒内, 使其沿视准轴方向射出水平激光束。利用激光的单色性和相干性,可在望远镜物镜前装配一块具有一定遮光图案的玻璃片或金属片, 即波带板, 使之所生衍射干涉。经过望远镜调焦, 在波带板的调焦范围内, 获得一明亮而精细的十字型或圆形的激光光斑, 从而更精确地照准目标。如在前、后水准标尺上配备能自动跟踪的光电接收靶, 即可进行水准测量。在施工测量和大型构件装配中, 常用激光水准仪建立水平面或水平线。 (4 数字水准仪数字水准仪是目前最先进的水准仪,配合专门的条码水准尺, 通过仪器中内置的数字成像系统, 自动获取水准尺的条码读数, 不再需要人工读数。这种仪器可大大降低测绘作业劳动强度,避免人为的主观读数误差,提高测量精度和效率。三、水准仪的使用方法及注意事项水准仪广泛用于水利行业,是测量水平高低的仪器,具

有精度高、使用方便、快速、可靠等优点, 使用在引测、大面积场地测量、楼面水平线标志、沉降观测等。 (一水准仪器组合:1. 望远镜 2. 调整手轮 3. 圆水准器 4. 微调手轮 5. 水平制动手轮 6. 管水准器 7. 水平微调手轮 8. 脚架 (二水准仪的使用步骤水准仪的使用包括:水准仪的安置、粗平、瞄准、精平、读数五个步骤。

1. 安置安置是将仪器安装在可以伸缩的三脚架上并置于两观测点之间。首先打开三脚架并使高度适中, 用目估法使架头大致水平并检查脚架是否牢固,然后打开仪器箱,用连接螺旋将水准仪器连接在三脚架上。

2. 粗平粗平是使仪器的视线粗略水平,

利用脚螺旋置园水准气泡居于园指标圈之中。具体方法用仪器练习。在整平过程中,气泡移动的方向与大姆指运动的方向一致。 3. 瞄准瞄准是用望远镜准确地瞄准目标。首先是把望远镜对向远处明亮的背景, 转动目镜调焦螺旋, 使十字丝最清晰。再松开固定螺旋, 旋转望远镜, 使照门和准星的连接对准水准尺,拧紧固定螺旋。最后转动物镜对光螺旋,使水准尺的清晰地落在十字丝平面上,再转动微动螺旋, 使水准尺的像靠于十字竖丝的一侧。 4. 精平精平是使望远镜的视线精确水平。微倾水准仪, 在水准管上部装有一组棱镜, 可将水准管气泡两端, 折射到镜管旁的符合水准观察窗内, 若气泡居中时,气泡两端的象将符合成一抛物线型,如图 9-1(a 所示,说明视线水平。若气泡两端的象不相符合,如图 9-11(b 所示,说明视线不水平。这时可用右手转动微倾螺旋使气泡两端的象完全符合,仪器便可提供一条水平视线,以满足水准测量基本原理的要求。注意?气泡左半部份的移动方向,总与右手大拇指的方向不一致。 5. 读数用十字丝,截读水准尺上的读数。现在的水准仪多是倒象望远镜, 读数时应由上而下进行。先估读毫米级读数,后报出全部读数。注意,水准仪使用步骤一定要按上面顺序进行,不能颠倒,特别是读数前的符合水泡调整,一定要在读数前进行。 (三操作要点:在未知两点间,摆开三脚架,从仪器箱取出水准仪安放在三脚架上,利用三个机座螺丝调平,使圆气泡居中,跟着调平管水准器。水平制动手轮是调平的,在水平镜内通过三角棱镜反射, 水平重合, 就是平水。将望远镜对准未知点(1上的塔尺,再次调平管水平器重合,读出塔尺的读数(后视 ,把望远镜旋转到未知点(2的塔尺,调整管水平器,读出塔尺的读数(前视 ,记到记录本上。计算公式:两点高差 =后视-前视。四、水准仪的校正方法:将仪器摆在两固定点中间,标出两点的水平线,称为 a 、 b 线,移动仪器到固定点一端,标出两点的水平线,称为a’ 、b ’ 。计算如果 a -b≠a’ -b ’ 时,将望远镜横丝对准偏差一半的数值。用校针将水准仪的上下螺钉调整,使管水平泡吻合为止。重复以上做法,直到相等为止。五、水准仪保养与维修 1. 水准仪是精密的光学仪器, 正确合理使用和保管对仪器精度和寿命有很大的作用; 2.避免阳光直晒,不许可证随便拆卸仪器; 3.每个微调都应轻轻转动,不要用力过大。镜片、光学片不准用手触片; 4.仪器有故障,由熟悉仪器结构者或修理部修理;

5.每次使用完后,应对仪器擦干净,保持干燥。