关于水准仪发展史的报告

关于水准仪发展史的报告

--工程测量研讨

简介：这次工程测量ppt展示模块我选择了水准仪的发展来作为我的主题内容。

在我看来，工程测量是一个“细活”，对精确程度要求很高，从这个方面看，仪器就是工程测量这门学科的一个“命根子”，有好的仪器，才能测得更精确，建造的东西才能更加安全，稳定和美观。而仪器的发展史从一定程度上也反映了工程测量这门学科的发展史，水准仪是我们实习过的仪器，也是工程测量中具有代表性的仪器，所以我选择了水准仪器的发展史作为我ppt展示的主题内容。

水准仪器的发展：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。历史上，还有老式的活镜水准仪等。

首先是微倾水准仪，这也是我们实习的时候用的水准仪，微倾水准仪借助微倾螺旋获得水平视线。其特点是管水准器分划值小、灵敏度高。望远镜与管水准器联结成一体。它的调平原理是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，得到水平视线。

微倾水准仪的结构主要有准心，物镜，微动螺旋，三脚架，照门，目镜，水准管，圆水准器，圆水准器校正螺旋，脚螺旋，物镜调焦螺旋，基座，微倾螺旋，目镜调焦螺旋等，这些我们实习的时候也都认识过。微倾水准仪的使用步骤包括：

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，说明视线水平。若气泡两端的象不相符合，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。

这些步骤书上有详细介绍，我们实习的时候有按部就班的做过，在我看来这些步骤需要一步一步的去完成，切勿三连跳式的水水就过去，测量要求精确，而精确就必须有一种脚踏实地的态度,每一步都要耐下性子按照要求去完成，当时我测量的时候就有点心浮气躁，导致误差也偏大。所以正像这句话所说的，蜈蚣即使有上千条腿，一次也只能走一步，脚踏实地才是测绘的真理。

第二种是自动安平水准仪，顾名思义，它是一种借助自动安平补偿器获得水平视线的水准仪，而它的特点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，从而可以迅速获得视线水平时的标尺读数。需要强调的一点是，自动安平并不代表就不需要调平，而是不需要精平，还是需要通过圆水准气泡来粗平的，它也只能调节微量倾斜。它相比于微倾水准仪的改进方面是工效高、精度稳定，尤其在多风和气温变化大的地区作业更为显著。

自动安平水准仪的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α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α×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β，在满足α×f′=β×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。

（这点我看了好久也没看懂，希望老师能指点指点。）

第三种就是激光水准仪，它是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，它有专门激光水准仪和将激光装置附加在水准仪之上两种形式，它需要与配有光电接收靶的水准尺配合。它的原理是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。

激光水准仪首先按照水准仪的操作方法安置、整平仪器，并瞄准目标。然后接好激光电源，开启电源开关，待激光器正常起辉后，将工作电流调至5mA左右，这时将有最强的激光输出，目标上将得到明亮的红色光斑。当光斑不够清晰时，可调节镜管调焦螺旋，至清晰

为止。如装上波带片，光斑即可变为十字形红线，故可提高读数精度。而与一般水准测量不同，激光水准仪测量是由持尺人负责读尺并记录。

相比于前面两种水准仪来说，激光水准仪精度高、视线长，方便进行读数和记录。

最后一种是电子水准仪，也叫数字水准仪，它是以自动安平水准仪为基础，在望远镜光路中增加了分光镜和读数器, 并采用条码标尺和图象处理电子系统二构成的光机电测一体化的高科技产品。它集光机电、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。它可以自动读数，而自动读数的原理分为相关法，几何法和相位法三种。上面说了这么多，就是为了说明电子水准仪很高级，而它的先进之处在于以下几个方面：

1.读数客观。不存在误差、误记问题，没有人为读数误差。

2.精度高。视线高和视距读数都是采用大量条码分划图象经

处理后取平均得出来的，因此削弱了标尺分划误差的影响。多数仪器都有进行多次读数取平均的功能，可以削弱外界条件影响。

不熟练的作业人员业也能进行高精度测量。

3.速度快。由于省去了报数、听记、现场计算的时间以及人

为出错的重测数量，测量时间与传统仪器相比可以节省1/3左右。

4.效率高。只需调焦和按键就可以自动读数，减轻了劳动强

度。视距还能自动记录，检核，处理并能输入电子计算机进行后