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水準儀|水準儀的使用方法及應用
水準儀|水準儀的使用方法及應用建立水平視線(xiàn)測定地面兩點(diǎn)間高差的儀器。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(dòng)安平水準儀、激光水準儀和數字水準儀(又稱(chēng)電子水準儀)。按精度分為精密水準儀和普通水準儀。①微傾水準儀。借助微傾螺旋獲得水平視線(xiàn)。其管水準器分劃值小、靈敏度高。望遠鏡與管水準器聯(lián)結成一體。憑借微傾螺旋使管水準器在豎直面內微作俯仰,符合水準器居中,視線(xiàn)水平。②自動(dòng)安平水準儀。借助自動(dòng)安平補償器獲得水平視線(xiàn)。當望遠鏡視線(xiàn)有微量?jì)A斜時(shí),補償器在重力作用下對望遠鏡作相對移動(dòng),從而迅速獲得視線(xiàn)水平時(shí)的標尺讀數。這種儀器較微傾水準儀工效高、精度穩定。③激光水準儀。利用激光束代替人工讀數。將激光器發(fā)出的激光束導入望遠鏡筒內使其沿視準軸方向射出水平激光束。在水準標尺上配備能自動(dòng)跟蹤的光電接收靶,即可進(jìn)行水準測量;④數字水準儀,這是上世紀90年代新發(fā)展的水準儀,集光機電、計算機和圖像處理等高新技術(shù)為一體,是現代科技*新發(fā)展的結晶。
水準儀是在17~18世紀發(fā)明了望遠鏡和水準器后出現的。20世紀初,在制出內調焦望遠鏡和符合水準器的基礎上生產(chǎn)出微傾水準儀。50年代初出現了自動(dòng)安平水準儀,60年代研制出激光水準儀。90年代研制出了數字水準儀。
微傾水準儀 借助于微傾螺旋獲得水平視線(xiàn)的一種常用水準儀。作業(yè)時(shí)先用圓水準器將儀器粗略整平,每次讀數前再借助微傾螺旋,使符合水準器在豎直面內俯仰,直到符合水準氣泡**居中,使視線(xiàn)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(lián)接牢固,裝有光學(xué)測微器,并配有精密水準標尺,以提高讀數精度。中國生產(chǎn)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(xué)測微器*小讀數為0.05毫米,望遠鏡照準部分、管水準器和光學(xué)測微器都共同安裝在防熱罩內。
自動(dòng)安平水準儀
借助于自動(dòng)安平補償器獲得水平視線(xiàn)的一種水準儀。它的特點(diǎn)主要是當望遠鏡視線(xiàn)有微量?jì)A斜時(shí),補償器在重力作用下對望遠鏡作相對移動(dòng),從而能自動(dòng)而迅速地獲得視線(xiàn)水平時(shí)的標尺讀數。補償的基本原理是:當望遠鏡視線(xiàn)水平時(shí),與物鏡主點(diǎn)同高的水準標尺上物點(diǎn)P構成的像點(diǎn)Z0應落在十字絲交點(diǎn)Z上。當望遠鏡對水平線(xiàn)傾斜一小角后,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)生一讀數差Z0Z。當很小時(shí)可以認為Z0Z的間距為?f′(f′為物鏡焦距),這時(shí)可在光路中K點(diǎn)裝一補償器,使光線(xiàn)產(chǎn)生屈折角[116],在滿(mǎn)足?f′=[116]?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(diǎn)上;或使十字絲自動(dòng)對儀器作反方向擺動(dòng),十字絲交點(diǎn)Z落在Z0點(diǎn)上。如光路中不采用光線(xiàn)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,也同樣能達到Z0和Z重合的目的。自動(dòng)安平補償器按結構可分為活動(dòng)物鏡、活動(dòng)十字絲和懸掛棱鏡等多種。補償裝置都有一個(gè)“擺”,當望遠鏡視線(xiàn)略有傾斜時(shí),補償元件將產(chǎn)生擺動(dòng),為使“擺”的擺動(dòng)能盡快地得到穩定,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(fēng)和氣溫變化大的地區作業(yè)更為顯著(zhù)。
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(fā)出的激光束導入望遠鏡筒內,使其沿視準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(jīng)過(guò)望遠鏡調焦,在波帶板的調焦范圍內,獲得一明亮而精細的十字型或圓形的激光光斑,從而更**地照準目標。如在前、后水準標尺上配備能自動(dòng)跟蹤的光電接收靶,即可進(jìn)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(xiàn)。
數字水準儀是目前***的水準儀,配合專(zhuān)門(mén)的條碼水準尺,通過(guò)儀器中內置的數字成像系統,自動(dòng)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(yè)勞動(dòng)強度,避免人為的主觀(guān)讀數誤差,提高測量精度和效率。
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