水準儀是在17~18世紀發明了(le)望遠鏡(jing)和水準(zhun)器后(hou)出現(xian)的。20世紀初,在制出(chu)內調焦望遠鏡和符(fu)合水準(zhun)(zhun)器的基礎(chu)上(shang)生產出(chu)微傾(qing)水準(zhun)(zhun)儀(yi)。20世紀50年代初出現了自動安平水準儀;60年代研制出激(ji)光水準儀;90年代出現電子水準儀(yi)(yi)或數(shu)字水準儀(yi)(yi)。水準儀(yi)(yi)是測(ce)(ce)繪工程必須(xu)掌握和(he)熟練(lian)使用的儀(yi)(yi)器,提供水平視線測(ce)(ce)高差或高程。
水準儀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。
水(shui)準(zhun)儀適用于水(shui)準(zhun)測量的(de)儀器(qi),目前中國水(shui)準(zhun)儀是按儀器(qi)所能達到的(de)每(mei)千米往返測高差中數(shu)的(de)偶然中誤(wu)差這(zhe)一精度指標劃分(fen)的(de),共分(fen)為4個等級。
水準儀型號都以DS開頭(tou),分別為“大(da)地”和“水準儀(yi)”的漢語拼音(yin)第一(yi)個字母,通常(chang)書寫(xie)省略字母D。其(qi)后"05”、“1”、“3”、“10”等數字表(biao)示該儀(yi)器(qi)的精度。如“3”表示每(mei)公(gong)里(li)往返測量高差中(zhong)數的偶然中(zhong)誤差小于或等于3mm。數字越小,水準(zhun)儀精密(mi)度越高。普通水準(zhun)測量一般使(shi)用(yong)DS3型(簡稱S3型)水準(zhun)儀。
S3級(ji)和S10級(ji)水準儀(yi)又稱為(wei)普通水準儀(yi),用于中(zhong)國國家(jia)三、四等水準及普通水準測量(liang),S05級(ji)和S1級水準儀稱為精密水準儀,用于中國國家一、二等精密水準測量。【詳細>>】
型號 | DS05 | DS1 | DS3 | DS10 |
千米往返高差中數偶然中誤差 | ≤0.5mm | ≤1mm | ≤3mm | ≤10mm |
主要用途 | 國家一等水準測量及地震監測 | 國家二等水準測量及精密水準測量 | 國家三、四等水準測量及一般工程水準測量 | 一般工程水準測量 |
微傾水準儀原理
借(jie)助于微(wei)傾(qing)(qing)螺旋獲得(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)平視線的(de)(de)一種常用水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)儀(yi)(yi)。作業時先(xian)用圓水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)器(qi)將儀(yi)(yi)器(qi)粗略(lve)整平,每(mei)次讀(du)(du)數前再借(jie)助微(wei)傾(qing)(qing)螺旋,使(shi)符合(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)器(qi)在豎直(zhi)面內俯仰,直(zhi)到符合(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)氣泡精(jing)確居(ju)中,使(shi)視線水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)平。微(wei)傾(qing)(qing)的(de)(de)精(jing)密水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)儀(yi)(yi)同普通水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)儀(yi)(yi)比較,前者管水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)器(qi)的(de)(de)分劃值小、靈敏度(du)高,望遠鏡的(de)(de)放(fang)大倍率大,明(ming)亮度(du)強(qiang),儀(yi)(yi)器(qi)結構堅(jian)固(gu),特別是望遠鏡與管水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)器(qi)之間的(de)(de)聯接牢固(gu),裝有光學測(ce)微(wei)器(qi),并配有精(jing)密水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)標尺(chi),以提高讀(du)(du)數精(jing)度(du)。中國生產的(de)(de)微(wei)傾(qing)(qing)式精(jing)密水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)儀(yi)(yi),其(qi)望遠鏡放(fang)大倍率為40倍,管水準器分(fen)劃值為10″/2毫米(mi),光學測微(wei)器最小讀數為(wei)0.05毫米,望遠鏡(jing)照(zhao)準部(bu)分、管水(shui)準器和光學測微器都共同安裝在防(fang)熱(re)罩內。
自動安平水準儀原理
借(jie)助(zhu)自動安平(ping)(ping)補(bu)(bu)償器獲得水(shui)平(ping)(ping)視線。當望遠(yuan)鏡視線有(you)微量傾(qing)斜時,補(bu)(bu)償器在重(zhong)力作用下對(dui)望遠(yuan)鏡作相(xiang)對(dui)移動,從而迅速獲得視線水(shui)平(ping)(ping)時的標尺讀數。補(bu)(bu)償的基本原理是:當望遠(yuan)鏡視線水(shui)平(ping)(ping)時,與物鏡主點(dian)同高的水(shui)準標尺上(shang)物點(dian)P構成的(de)像點Z0應落在(zai)十字絲交(jiao)點Z上。當(dang)望遠鏡對水平線傾斜一小角(jiao)α后,十(shi)字(zi)絲交(jiao)點Z向上(shang)移動,但像點(dian)Z0仍(reng)在原處(chu),這樣即產(chan)生一讀數差Z0Z。當很小(xiao)時可以(yi)認為Z0Z的間距為α×f′(f′為物(wu)鏡(jing)焦距),這時可在光路(lu)中K點(dian)裝一(yi)補償(chang)器,使光(guang)線產生屈(qu)折(zhe)角β,在(zai)滿足α×f′=β×S0(S0為補償器至十(shi)字(zi)絲中心的距離,即KZ)的條件下,像Z0就落在Z點上;或使十(shi)字(zi)絲(si)自動對(dui)儀器作(zuo)反(fan)方向擺動,十(shi)字(zi)絲(si)交點Z落在Z0點上。這種儀器較微傾水準儀工效高、精度穩定。
激光水準儀原理
利用(yong)激(ji)光(guang)(guang)束代替人工讀數的一種水準(zhun)儀。將激(ji)光(guang)(guang)器發出的激(ji)光(guang)(guang)束導入望遠鏡筒內,使其沿視準(zhun)軸(zhou)方向射出水平激(ji)光(guang)(guang)束。
利用激光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)單色性和相(xiang)干性,可在望遠鏡(jing)(jing)物(wu)鏡(jing)(jing)前裝配(pei)一(yi)塊具有(you)一(yi)定遮光(guang)(guang)(guang)圖案的(de)(de)玻(bo)璃片或(huo)(huo)金(jin)屬片,即波(bo)帶(dai)板,使之所(suo)生衍射干涉。經(jing)過望遠鏡(jing)(jing)調焦,在波(bo)帶(dai)板的(de)(de)調焦范圍內,獲得一(yi)明亮而精細的(de)(de)十字型(xing)或(huo)(huo)圓形的(de)(de)激光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)斑,從而更精確地照準目(mu)標。如在前、后水(shui)準標尺上配(pei)備能自動(dong)跟蹤的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)電接收靶(ba),即可進行水(shui)準測量(liang)。在施(shi)工測量(liang)和大型(xing)構件裝配(pei)中,常用激光(guang)(guang)(guang)水(shui)準儀建(jian)立水(shui)平面或(huo)(huo)水(shui)平線。
電子水準儀原理
電子水準(zhun)儀(yi)又稱數字水準(zhun)儀(yi),它(ta)是(shi)在自動安平水準(zhun)儀(yi)的基礎上發展起來的。它(ta)采用條碼標尺,各廠家標尺編(bian)碼的條碼圖案不相同(tong),不能互(hu)換使用。2013年前照準標(biao)(biao)尺和調(diao)(diao)焦仍需(xu)目視進行(xing)。人工(gong)完成(cheng)照準和調(diao)(diao)焦之后,標(biao)(biao)尺條(tiao)碼一方面被(bei)成(cheng)象在望(wang)遠鏡分(fen)化(hua)板上,供目視觀測(ce),另一方面通過(guo)望(wang)遠鏡的(de)分(fen)光(guang)鏡,標(biao)(biao)尺條(tiao)碼又被(bei)成(cheng)象在光(guang)電(dian)傳(chuan)感器(又稱探測(ce)器)上,即線陣CCD器件上,供(gong)電(dian)(dian)子讀數。因此,如果(guo)使(shi)用(yong)(yong)傳(chuan)統水準(zhun)標尺,電(dian)(dian)子水準(zhun)儀又可以象(xiang)普通自(zi)動安(an)平水準(zhun)儀一樣使(shi)用(yong)(yong)。不過這時(shi)的(de)測(ce)量精(jing)度低于電(dian)(dian)子測(ce)量的(de)精(jing)度。特別是精(jing)密電(dian)(dian)子水準(zhun)儀,由于沒有光學測(ce)微器,當成(cheng)普通自(zi)動安(an)平水準(zhun)儀使(shi)用(yong)(yong)時(shi),其(qi)精(jing)度更低。
當前電子水準(zhun)儀采用了原理上相差較大(da)的(de)三種自動電子讀數方法:相關法(徠卡(ka)NA3002/3003)、幾何法(蔡(cai)司DiNi10/20)、相位法(拓普(pu)康DL101C/102C)。【詳細>>】
1、對新出廠的水準(zhun)儀,工作(zuo)面應(ying)平(ping)整(zheng)、光(guang)滑且不(bu)應(ying)有(you)(you)砂眼、氣孔、碰傷、劃痕、銹蝕等(deng)缺(que)陷。非工作(zuo)面上不(bu)允許有(you)(you)脫漆、生銹和明(ming)顯的缺(que)陷。
2、目鏡(jing)、放大鏡(jing)等應該清潔透明,無劃(hua)痕,水(shui)準儀標尺刻度(du)應清晰、均(jun)勻,不應有脫色(se)現象(xiang)。
3、水準儀價(jia)格(ge)怎(zen)么樣(yang)?市(shi)場上的水準儀價(jia)格(ge)基本在1000以上(shang),一般精(jing)度(du)高的越貴,詳細的價格因型號(hao)以及品牌、精(jing)度(du)等有(you)所區別和不同(tong)。
4、水準儀側重精準、耐(nai)用。在選(xuan)購的時候,試(shi)著調焦(jiao),看操作是否方(fang)便。
5、三(san)腳架腳架是否牢固,是否容易調節。
水準儀測(ce)量包括:水準儀的(de)安置、粗(cu)平、瞄準、精平、讀數五個(ge)步驟。注意,水準儀使用步驟一(yi)定(ding)要(yao)(yao)按上面順序進行,不(bu)能顛倒,特別是(shi)讀數前的(de)符合水泡調整,一(yi)定(ding)要(yao)(yao)在讀數前進行。
安置
安置是(shi)將(jiang)儀(yi)器安裝在可以伸縮的三腳(jiao)架上并置于(yu)兩(liang)觀測點之(zhi)間。首先(xian)打開三腳(jiao)架并使高度適(shi)中(zhong),用(yong)目估法使架頭大(da)致水平并檢查腳(jiao)架是(shi)否牢(lao)固,然后打開儀(yi)器箱,用(yong)連接(jie)螺旋將(jiang)水準儀(yi)器連接(jie)在三腳(jiao)架上。
粗平
粗平是使(shi)儀器的(de)視線粗略水(shui)平,利用腳螺(luo)旋置園(yuan)水(shui)準氣(qi)泡居(ju)于園(yuan)指標圈之中(zhong)。具體方法(fa)用儀器練習(xi)。在(zai)整平過(guo)程中(zhong),氣(qi)泡移動(dong)的(de)方向(xiang)與(yu)大姆指運動(dong)的(de)方向(xiang)一致。
瞄準
瞄準(zhun)(zhun)(zhun)是用望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)準(zhun)(zhun)(zhun)確地(di)瞄準(zhun)(zhun)(zhun)目標(biao)。首先(xian)是把望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)對向遠(yuan)處明亮(liang)的背景,轉(zhuan)動(dong)目鏡(jing)調焦螺(luo)旋,使(shi)(shi)十(shi)字絲最(zui)清(qing)晰。再(zai)松開固(gu)(gu)定螺(luo)旋,旋轉(zhuan)望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing),使(shi)(shi)照門和(he)準(zhun)(zhun)(zhun)星(xing)的連接對準(zhun)(zhun)(zhun)水(shui)準(zhun)(zhun)(zhun)尺,擰緊固(gu)(gu)定螺(luo)旋。最(zui)后(hou)轉(zhuan)動(dong)物鏡(jing)對光螺(luo)旋,使(shi)(shi)水(shui)準(zhun)(zhun)(zhun)尺的清(qing)晰地(di)落在十(shi)字絲平面上,再(zai)轉(zhuan)動(dong)微動(dong)螺(luo)旋,使(shi)(shi)水(shui)準(zhun)(zhun)(zhun)尺的像靠于十(shi)字豎(shu)絲的一側。
精平
使望(wang)遠鏡的(de)視(shi)線(xian)精確水(shui)平(ping)(ping)。微傾(qing)水(shui)準(zhun)儀在水(shui)準(zhun)管上部棱鏡可將(jiang)水(shui)準(zhun)管氣泡(pao)(pao)(pao)(pao)兩(liang)端折射到鏡管旁水(shui)準(zhun)觀察窗內,視(shi)線(xian)水(shui)平(ping)(ping)時氣泡(pao)(pao)(pao)(pao)居中,兩(liang)端的(de)象將(jiang)符合成(cheng)一(yi)拋物線(xian)型。若氣泡(pao)(pao)(pao)(pao)兩(liang)端的(de)象不相符合則視(shi)線(xian)不水(shui)平(ping)(ping)。可用右手(shou)轉動(dong)微傾(qing)螺旋使氣泡(pao)(pao)(pao)(pao)兩(liang)端的(de)象完全符合,儀器便可提供(gong)一(yi)條水(shui)平(ping)(ping)視(shi)線(xian),以滿足水(shui)準(zhun)測量基本原理的(de)要(yao)求。注意氣泡(pao)(pao)(pao)(pao)左半部份(fen)的(de)移(yi)動(dong)方(fang)向(xiang)總與右手(shou)大拇指方(fang)向(xiang)不一(yi)致。
讀數
水準儀度數怎么讀?用十字絲,截讀水準尺上的讀數。現在的水準儀多是倒象望遠鏡,讀數時應由上而下進行。先估讀毫米級讀數,后報出全部讀數。【詳細>>】