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水準(zhǔn)儀的使用原理及使用方法 水準(zhǔn)儀是如何工作的

時(shí)間:2020-08-12    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     

一 水準(zhǔn)儀儀器原理

微傾水準(zhǔn)儀

借助于微傾螺旋獲得水平視線的一種常用水準(zhǔn)儀。作業(yè)時(shí)先用圓水準(zhǔn)器將儀器粗略整平,每次讀數(shù)前再借助微傾螺旋,使符合水準(zhǔn)器在豎直面內(nèi)俯仰,直到符合水準(zhǔn)氣泡精確居中,使視線水平。微傾的精密水準(zhǔn)儀同普通水準(zhǔn)儀比較,前者管水準(zhǔn)器的分劃值小、靈敏度高,望遠(yuǎn)鏡的放大倍率大,明亮度強(qiáng),儀器結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,特別是望遠(yuǎn)鏡與管水準(zhǔn)器之間的聯(lián)接牢固,裝有光學(xué)測(cè)微器,并配有精密水準(zhǔn)標(biāo)尺,以提高讀數(shù)精度。中國(guó)生產(chǎn)的微傾式精密水準(zhǔn)儀,其望遠(yuǎn)鏡放大倍率為40倍,管水準(zhǔn)器分劃值為10″/2毫米,光學(xué)測(cè)微器最小讀數(shù)為0.05毫米,望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)部分、管水準(zhǔn)器和光學(xué)測(cè)微器都共同安裝在防熱罩內(nèi)。

自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀

借助于自動(dòng)安平補(bǔ)償器獲得水平視線的一種水準(zhǔn)儀。它的特點(diǎn)主要是當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線有微量?jī)A斜時(shí),補(bǔ)償器在重力作用下對(duì)望遠(yuǎn)鏡作相對(duì)移動(dòng),從而能自動(dòng)而迅速地獲得視線水平時(shí)的標(biāo)尺讀數(shù)。補(bǔ)償?shù)幕驹硎牵寒?dāng)望遠(yuǎn)鏡視線水平時(shí),與物鏡主點(diǎn)同高的水準(zhǔn)標(biāo)尺上物點(diǎn)P構(gòu)成的像點(diǎn)Z0應(yīng)落在十字絲交點(diǎn)Z上。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡對(duì)水平線傾斜一小角α后,十字絲交點(diǎn)Z向上移動(dòng),但像點(diǎn)Z0仍在原處,這樣即產(chǎn)生一讀數(shù)差Z0Z。當(dāng)很小時(shí)可以認(rèn)為Z0Z 的間距為α×f′(f′為物鏡焦距),這時(shí)可在光路中K點(diǎn)裝一補(bǔ)償器,使光線產(chǎn)生屈折角β,在滿足α×f′=β×s0(s0為補(bǔ)償器至十字絲中心的距離,即KZ)的條件下,像Z0就落在Z點(diǎn)上;或使十字絲自動(dòng)對(duì)儀器作反方向擺動(dòng),十字絲交點(diǎn)Z落在Z0點(diǎn)上。 如光路中不采用光線屈折而采用平移時(shí),只要平移量等于Z0Z,則十字絲交點(diǎn)Z落在像點(diǎn)Z0上,也同樣能達(dá)到Z0和Z重合的目的。自動(dòng)安平補(bǔ)償器按結(jié)構(gòu)可分為活動(dòng)物鏡、活動(dòng)十字絲和懸掛棱鏡等多種。補(bǔ)償裝置都有一個(gè)“擺”,當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線略有傾斜時(shí),補(bǔ)償元件將產(chǎn)生擺動(dòng),為使“擺”的擺動(dòng)能盡快地得到穩(wěn)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(zhǔn)儀工效高、精度穩(wěn)定,尤其在多風(fēng)和氣溫變化大的地區(qū)作業(yè)更為顯著。

激光水準(zhǔn)儀

利用激光束代替人工讀數(shù)的一種水準(zhǔn)儀。將激光器發(fā)出的激光束導(dǎo)入望遠(yuǎn)鏡筒內(nèi),使其沿視準(zhǔn)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(yuǎn)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(jīng)過望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦,在波帶板的調(diào)焦范圍內(nèi),獲得一明亮而精細(xì)的十字型或圓形的激光光斑,從而更精確地照準(zhǔn)目標(biāo)。如在前、后水準(zhǔn)標(biāo)尺上配備能自動(dòng)跟蹤的光電接收靶,即可進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量。在施工測(cè)量和大型構(gòu)件裝配中,常用激光水準(zhǔn)儀建立水平面或水平線。 數(shù)字水準(zhǔn)儀是目前先進(jìn)的水準(zhǔn)儀,配合專門的條碼水準(zhǔn)尺,通過儀器中內(nèi)置的數(shù)字成像系統(tǒng),自動(dòng)獲取水準(zhǔn)尺的條碼讀數(shù),不再需要人工讀數(shù)。這種儀器可大大降低測(cè)繪作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度,避免人為的主觀讀數(shù)誤差,提高測(cè)量精度和效率。

電子水準(zhǔn)儀

電子水準(zhǔn)儀又稱數(shù)字水準(zhǔn)儀,它是在自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它采用條碼標(biāo)尺,各廠家標(biāo)尺編碼的條碼圖案不相同,不能互換使用。2013年前照準(zhǔn)標(biāo)尺和調(diào)焦仍需目視進(jìn)行。人工完成照準(zhǔn)和調(diào)焦之后,標(biāo)尺條碼一方面被成象在望遠(yuǎn)鏡分化板上,供目視觀測(cè),另一方面通過望遠(yuǎn)鏡的分光鏡,標(biāo)尺條碼又被成象在光電傳感器(又稱探測(cè)器)上,即線陣CCD器件上,供電子讀數(shù)。因此,如果使用傳統(tǒng)水準(zhǔn)標(biāo)尺,電子水準(zhǔn)儀又可以象普通自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀一樣使用。不過這時(shí)的測(cè)量精度低于電子測(cè)量的精度。特別是精密電子水準(zhǔn)儀,由于沒有光學(xué)測(cè)微器,當(dāng)成普通自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀使用時(shí),其精度更低。 當(dāng)前電子水準(zhǔn)儀采用了原理上相差較大的三種自動(dòng)電子讀數(shù)方法: 1)相關(guān)法(徠卡NA3002/3003) 2) 幾何法(蔡司DiNi10/20) 3) 相位法(拓普康DL101C/102C) 水準(zhǔn)儀的使用方法 水準(zhǔn)儀的使用包括:水準(zhǔn)儀的安置、粗平、瞄準(zhǔn)、精平、讀數(shù)五個(gè)步驟。 1. 安置 安置是將儀器安裝在可以伸縮的三腳架上并置于兩觀測(cè)點(diǎn)之間。 首先打開三腳架并使高度適中,用目估法使架頭大致水平并檢查腳架是否牢固,然后打開儀器箱,用連接螺旋將水準(zhǔn)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(zhǔn)氣泡居于圓指標(biāo)圈之中。具體方法:用儀器練習(xí)。在整平過程中,氣泡移動(dòng)的方向與大姆指運(yùn)動(dòng)的方向一致。 3. 瞄準(zhǔn) 瞄準(zhǔn)是用望遠(yuǎn)鏡準(zhǔn)確地瞄準(zhǔn)目標(biāo)。 首先是把望遠(yuǎn)鏡對(duì)向遠(yuǎn)處明亮的背景,轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡調(diào)焦螺旋,使十字絲清晰。再松開固定螺旋,旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡,使照門和準(zhǔn)星的連接對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺,擰緊固定螺旋。最后轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡對(duì)光螺旋,使水準(zhǔn)尺的清晰地落在十字絲平面上,再轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)螺旋,使水準(zhǔn)尺的像靠于十字豎絲的一側(cè)。 4. 精平 精平是使望遠(yuǎn)鏡的視線精確水平。微傾水準(zhǔn)儀,在水準(zhǔn)管上部裝有一組棱鏡,可將水準(zhǔn)管氣泡兩端,折射到鏡管旁的符合水準(zhǔn)觀察窗內(nèi),若氣泡居中時(shí),氣泡兩端的象將符合成一拋物線型,說明視線水平。若氣泡兩端的象不相符合,說明視線不水平。這時(shí)可用右手轉(zhuǎn)動(dòng) 微傾螺旋使氣泡兩端的象完全符合,儀器便可提供一條水平視線,以滿足水準(zhǔn)測(cè)量基本原理的要求。注意:氣泡左半部分的移動(dòng)方向,總與右手大拇指的方向不一致。 5. 讀數(shù) 用十字絲,截讀水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)?,F(xiàn)在的水準(zhǔn)儀多是倒象望遠(yuǎn)鏡,讀數(shù)時(shí)應(yīng)由上而下進(jìn)行。先估讀毫米級(jí)讀數(shù),后報(bào)出全部讀數(shù)。注意,水準(zhǔn)儀使用步驟一定要按上面順序進(jìn)行,不能顛倒,特別是讀數(shù)前的符合水泡調(diào)整, 一定要在讀數(shù)前進(jìn)行。
  【儀器網(wǎng) 使用手冊(cè)】水準(zhǔn)儀主要用于工程現(xiàn)場(chǎng)的水準(zhǔn)測(cè)量,是建立水平視線測(cè)定地面兩點(diǎn)間高差的儀器,根據(jù)水準(zhǔn)測(cè)量原理測(cè)量地面點(diǎn)間高差。水準(zhǔn)儀時(shí)建筑施工的常用儀器,正確使用測(cè)量?jī)x器非常重要。
 
  1.安置水準(zhǔn)儀
 
  選擇堅(jiān)固、平坦、空闊的地方打開三架,使三架的三條腿近似等距,架設(shè)高度應(yīng)該適中,架頭應(yīng)該大致水平,架腿制動(dòng)螺旋應(yīng)該固緊。打開儀器箱,雙手取出水準(zhǔn)儀,將儀器小心地安置到三架頂面上,用一只手握住儀器,另一只手松開三腳架中心連接螺旋,將儀器固定在三腳架上。
 
  2.粗略整平
 
  粗略整平是借助圓水準(zhǔn)器的氣泡居中,使儀器豎軸大致鉛垂,從而視準(zhǔn)軸粗略水平。通過轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋,使氣泡移動(dòng)到正確的位置。在整平的過程中,氣泡的移動(dòng)方向與左手大拇指運(yùn)動(dòng)的方向—致
 
  3.調(diào)焦和照準(zhǔn)
 
  將望遠(yuǎn)鏡對(duì)著明亮的背景,轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡螺旋,使十字絲清晰。松開制動(dòng)螺旋,轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡,采用望遠(yuǎn)鏡筒上面的照門和準(zhǔn)星瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺,然后擰緊制動(dòng)螺旋。從望遠(yuǎn)鏡中觀察,轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡螺旋進(jìn)行對(duì)光,使目標(biāo)清晰,再轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)螺旋,使豎絲對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺。眼睛在目鏡端上下微微移動(dòng),若十字絲與目標(biāo)影響相對(duì)移動(dòng),則重新仔細(xì)進(jìn)行物鏡對(duì)光,直到讀數(shù)不變?yōu)橹埂?br /> 
  4.準(zhǔn)確整平
 
  眼鏡通過位于目鏡左方的符合氣泡觀察窗,看水準(zhǔn)管氣泡,右手轉(zhuǎn)動(dòng)微傾螺旋,使氣泡兩端的像吻合。
 
  5.讀數(shù)和記錄
 
  觀察十字絲的中絲在水準(zhǔn)尺上的分劃位置讀取讀數(shù)。
水準(zhǔn)儀的類別介紹

    水準(zhǔn)儀是建立水平視線測(cè)定地面兩點(diǎn)間高差的儀器。原理為根據(jù)水準(zhǔn)測(cè)量原理測(cè)量地面點(diǎn)間高差。

    主要部件有望遠(yuǎn)鏡、管水準(zhǔn)器(或補(bǔ)償器)、垂直軸、基座、腳螺旋。

    那么,水準(zhǔn)儀的分類有哪幾種呢?

    按結(jié)構(gòu)分為微傾水準(zhǔn)儀、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、激光水準(zhǔn)儀和數(shù)字水準(zhǔn)儀(又稱電子水準(zhǔn)儀)。按精度分為精密水準(zhǔn)儀和普通水準(zhǔn)儀。

    1、數(shù)字水準(zhǔn)儀(電子水準(zhǔn)儀)

    這是20世紀(jì)90年代發(fā)展的水準(zhǔn)儀,集光機(jī)電、計(jì)算機(jī)和圖像處理等高新技術(shù)為一體,是現(xiàn)代科技。

    2、微傾水準(zhǔn)儀

    借助微傾螺旋獲得水平視線。

    其管水準(zhǔn)器分劃值小、靈敏度高。望遠(yuǎn)鏡與管水準(zhǔn)器聯(lián)結(jié)成一體。憑借微傾螺旋使管水準(zhǔn)器在豎直面內(nèi)微作俯仰,符合水準(zhǔn)器居中,視線水平。

    3、激光水準(zhǔn)儀

    利用激光束代替人工讀數(shù)。

    將激光器發(fā)出的激光束導(dǎo)入望遠(yuǎn)鏡筒內(nèi)使其沿視準(zhǔn)軸方向射出水平激光束。在水準(zhǔn)標(biāo)尺上配備能自動(dòng)跟蹤的光電接收靶,即可進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量。

    4、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀

    借助自動(dòng)安平補(bǔ)償器獲得水平視線。

    當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線有微量?jī)A斜時(shí),補(bǔ)償器在重力作用下對(duì)望遠(yuǎn)鏡作相對(duì)移動(dòng),從而迅速獲得視線水平時(shí)的標(biāo)尺讀數(shù)。這種儀器較微傾水準(zhǔn)儀工效高、精度穩(wěn)定。

標(biāo)簽: 水準(zhǔn)儀
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