电子水准仪的应用 3种水准仪使用，看这篇文章就够了！

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工程上常用的高程测量方法有几何水准测量、三角高程测量、GPS测高及在特定对象和条件下采用的物理高程测量，其中几何水准测量是目前高程测量中精度最高、应用最普遍的测量方法。水准测量原理、微倾式水准仪、自动安平水准仪和电子水准仪使用方法，今日分享！

一、水准测量原理

如上图所示，设在地面A、B两点上竖立标尺（水准尺），在A、B两点之间安置水准仪，利用水准仪提供一条水平视线，分别截取A、B两点标尺上读数a、b，显然：

如上图，如果A、B两地距离较远时，可以用连续水准测量的方法。中间可设置转点TP（临时高程传递点，须放置尺垫），显然：

二、水准仪的介绍

水准仪是提供水平视线的仪器，按精度分，水准仪通常有DS05、DS1、DS3等几种。其中“D”和“S”分别为“大地”和“水准仪”首字汉语拼音的首字母，而下标是仪器的精度指标，即每千米测量中的偶然误差（以mm为单位）。目前常用的水准仪从构造上可分为两大类：利用水准管来获得水平视线的“微倾式水准仪”和利用补偿器来获得水平视线的“自动安平水准仪”。此外，还有一种新型的水准仪——“电子水准仪”，它配合条形码标尺，利用数字化图像处理的方法，可自动显示高程和距离，使水准测量实现了自动化。

水准仪主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。

微倾式水准仪

1、仪器介绍

2、微倾式水准仪的使用

（1）安置水准仪

在测站上松开架腿的蝶形螺旋，按需要调整架腿的长度，将螺旋拧紧。将三脚架张开，使架头大致水平，并将架脚的脚尖踩入土中。然后把水准仪从箱中取出，将其固连在三脚架上。

（2）认识水准仪

指出仪器各部件的名称，了解其作用并熟悉其使用方法；同时弄清水准尺的分划与注记。

（3）粗略整平水准仪

按“左手拇指规则”，先用双手同时反向旋转一对脚螺旋，使圆水准器气泡移至中间，再转动另一只脚螺旋使气泡居中。通常需反复进行。

（4）瞄准水准尺

瞄准水准尺的步骤是：转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰；松开水平制动螺旋，转动望远镜，通过望远镜上的缺口和准星初步瞄准水准尺，固定水平制动螺旋；转动物镜对光螺旋，使水准尺分划清晰；旋转水平微动螺旋，使水准尺影像的一侧靠近于十字丝竖丝（便于检查水准尺是否竖直）；眼睛略作上下移动，检查十字丝与水准尺分划像之间是否有相对移动（视差）；如果存在视差，则重新进行目镜与物镜对光，消除视差。

（5）精确整平水准仪

转动微倾螺旋，使符合水准器气泡两端的像吻合。注意微倾螺旋转动方向与符合水准管左侧气泡移动方向的一致性。

（6）读数

用十字丝中丝在水准尺上读取4位读数。读数时，先估读毫米数，然后按米、分米、厘米及毫米一次读出。

自动安平水准仪

自动安平水准仪与微倾式水准仪的区别在于：自动安平水准仪没有水准管和微倾螺旋，而是在望远镜的光学系统中装置了补偿器。

1、视线自动安平的原理

当圆水准器气泡居中后，视准轴仍存在一个微小倾角α，在望远镜的光路上安置一补偿器，使通过物镜光心的水平光线经过补偿器后偏转一个β角，仍能通过十字丝交点，这样十字丝交点上读出的水准尺读数，即为视线水平时应该读出的水准尺读数。

由于无需精平，这样不仅可以缩短水准测量的观测时间，而且对于施工场地地面的微小震动、松软土地的仪器下沉以及大风吹刮等原因，引起的视线微小倾斜，能迅速自动安平仪器，从而提高了水准测量的观测精度。

2、自动安平水准仪的使用

自动安平水准仪的使用方法较微倾式水准仪简便。安置仪器后，只需用脚螺旋使圆水准气泡居中，完成仪器的错略整平，即可用望远镜照准水准尺直接读数。由于补偿器有一定的补偿范围，所以使用自动安平水准仪时，要防止补偿器贴靠周围的部件，保证其处于自由悬挂状态。有的仪器在目镜旁有一按钮，它可以直接触动补偿器。读数前可轻按此按钮，以检查补偿器是否处于正常工作状态，也可以消除补偿器轻微的贴靠现象。如果每次触动按钮后，水准尺读数变动后又能恢复原有读数，则表示工作正常。如果仪器上没有这种检查按钮，则可用脚螺旋使仪器数轴在视线方向稍作倾斜，若读数不变则表示补偿器工作正常。由于要确保补偿器处于工作范围内，使用自动安平水准仪时应特别注意圆水准器的气泡居中。

电子水准仪

1、电子水准仪的主要优点

（1）操作简捷，自动观测和记录，并立即用数字显示测量结果。

（2）整个观测过程在几秒钟内即可完成，从而大大减少观测错误和误差。

（3）仪器还附有数据处理器及与之配套的软件，从而可将观测结果输入计算机进入后处理，实现测量工作自动化和流水线作业，大大提高功效。

2、电子水准仪的观测精度

电子水准仪的观测精度高，如瑞士徕卡公司开发的NA2000型电子水准仪的分辨力为0.1mm，每千米往返测得高差中数的偶然中误差为2.0mm；NA3003型电子水准仪的分辨力为0.01mm，每千米往返测得高差中数的偶然中误差为0.4mm。

3、电子水准仪测量原理

与电子水准仪配套使用的水准尺为条形编码尺，通常由玻璃纤维或铟钢制成。在电子水准仪中装置有行阵传感器，它可识别水准标尺上的条形编码。电子水准仪摄入条形编码后，经处理器转变为相应的数字，在通过信号转换和数据化，在显示屏上直接显示中丝读数和视距。

4、电子水准仪的使用（以南方电子水准仪DL301为例）

南方电子水准仪DL301为用键盘和安装在侧面的测量键来操作。由LCD显示器显示给使用者，并显示测量结果和系统的状态。

观测时，电子水准仪在人工完成安置与粗平、瞄准目标（条形编码水准尺）后，按下测量键后约3～4秒既显示出测量结果。其测量结果可贮存在电子水准仪内或通过电缆连接存入机内记录器中。

另外，观测中如水准标尺条形编码被局部遮挡＜30％，仍可进行观测。

各键功能说明

三脚架的架设

应使用配套的E型铝制三脚架或宽框三脚架，或球头铝制三脚架。

（1）伸缩三脚架三条腿到合适的长度，并拧紧腿部中间部分固定螺帽。

（2）固紧三脚架头上的六角螺母，使三脚架腿不致于太松。将三脚架安置在给定点上，张开三脚架，使腿的间距约一米或脚架张角能保证三脚架稳定，先固定一个脚，再动其他二个脚使水准仪大致水平，如有必要可再伸缩三脚架腿的长度。

（3）将三脚架腿踩入地面内使其固定在地面上。

将仪器安装到三脚架头上

从仪器箱内小心取出仪器并安置到三脚架头上

（1）将三脚架中心螺旋对准仪器底座上的中心，然后旋紧脚架上的中心螺旋直到将仪器固定在三架头上。

（2）如果需要用水平度盘测定角度或设定一条线，则须用垂球将仪器精确地对中。

（3）利用三个脚螺旋使圆水准器气泡居中，即置平仪器，若使用球头三脚架，则应先轻轻松开脚架中心螺旋，然后将仪器围绕三脚架头顶部转动使圆水准器泡居中，当气泡位于圈内即可旋紧脚架上的固定螺母。

安置仪器在给定点上(对中)

当仪器用于测角或定线，则该仪器必须用垂球精确安置在给定点上。

（1）将垂球钩挂在三脚架中心螺旋的垂球架上。

（2）然后将垂球线挂到垂球上，用滑动装置调节线的长度使垂球位于合适的高度上。

（3）如果仪器未对准给定点，可将仪器移动到该点上，而无须改变三脚架腿与架头之间的关系。首先将三脚架大致安置到给定点上，使垂球偏离该点约在lcm以内，握住三脚架的两条腿，相对于第三条腿进行调节，使架头水平、高度适当，架腿张开合适可触及地面。

（4）最后一边观察垂球和架头一边将每条架腿踩入地面内。

（5）略微松开三脚架中心螺旋，在架头上轻轻移动仪器，使垂球正好对准给定点，然后将三脚架中心螺旋旋紧。

整平仪器

转动离圆水准器最远的两个脚螺旋，使圆水准器气泡位于和上述两个脚螺旋中心连线的垂线上。

然后旋转第三个脚螺旋，使气泡居中,，如果气泡仍未严格居中，则应从头开始重复上述操作注:整平过程中不要触动望远镜。

调节目镜

在测量操作之前，必须根据操作员的视力对望远镜目镜进行调节

（1）按反时针方向旋转目镜调节环，此时十字丝可能变得模糊不清。

（2）按顺时针方向慢慢旋转目镜环，直到十字丝清晰可见。

照准与调焦

（1）将望远镜对准标尺，观察提手把上的粗瞄器，使三角形标志的顶点对准标尺(如图所示)

（2）任意方向旋转调焦螺旋直到看清标尺。

（3）用水平微动螺旋精确照准标尺，详情见“标尺的调焦与照准”

注:一旦水准仪已经调焦且瞄准标尺，即可一边左、右移动眼睛一边通过望远镜观察，按理此时十字丝和标尺之间不会出现偏离，若有偏离(视差)，则应仔细调焦仪器或调节目镜，以使消除调焦误差。

三、记录表格

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电子水平仪原理及应用 电子水平仪使用方法

具有一个基座测量面，以电容摆的平衡原理测量被侧面相对水平面微小倾角的测量器具。其中，以指针式指示装置指示测量值的仪器称为指针式电子水平仪，以数显式指示装置指示测量值的仪器称为数显式电子水平仪。

1、扩展量程装置

仪器若已处于测量的极限位置，重新调整到零位，从而在该水平位置上，进行更大量程测量的一种装置。

2、调整装置

仪器被调整到零位（绝对零位或相对零位）的装置。

二、电子水平仪原理

电子水平仪原理有电感式和电容式等两种。根据测量方向不同还可分为一维和二维电子水平仪。

电感式原理：当水平仪的基座因待测工件倾斜而倾斜时，其内部摆锤因移动所造成感应线圈的电压变化。电容式水平仪其测量原理为一圆形摆锤自由悬挂在细在线，摆锤受地心重力所影响，且悬浮于无摩擦状况。摆锤的两边均设有电极且间隙相同时电容量是相等，若水平仪受待测工件所影响而造成，两间隙不同距离改变即产生电容不同，形成角度的差异。

三、技术要求

1、仪器工作条件

仪器在15~25℃条件下工作。

2、外观

仪器的工作面不得有砂眼、气孔、碰伤、划伤、毛刺、锈迹及其他影响使用的缺陷；裸露的非工作面不得有气孔、砂眼、裂纹、锈蚀及其他明显的缺陷。

仪器的电镀层应均匀光洁。仪器的喷漆表面不得有明显的影响外观质量的脱漆、斑点、划伤及颜色不均匀等缺陷。

仪器所有刻线、数字以及标志应清晰。传感器与指示器（或显示器）的连线以及接插件应完整无损，工作可靠。

仪器塑料外壳及手柄表面色泽均匀，光滑美观，不得有气泡、裂痕等缺陷。

3、倾斜变化

当仪器传感器均匀倾斜时，指示器（或显示器）应能相应地平稳变化。

仪器调零位装置及扩展量程装置工作平稳可靠。

4、对零件的要求

磨制仪器的工作表面的表面粗糙度Ra值应不大于0.4μm。

刮制仪器工作面贴合点数在25mm×25mm范围内不得少于25点。

5、仪器工作面硬度不得低于180HB。

6、仪器在运输包装条件下应做高温试验、低温试验和连续冲击试验。

7、电子水平仪的应用

电子式水平仪，它用来测量高精度的工具机，如NC车床、铣床、切削加工机、三次元量床等床面，其灵敏度非常高，若以测量时可左右偏移25刻度计算，测量工件只在一定的倾斜范围内均可测量。

四、电子水平仪的应用

五、电子水平仪使用方法

水平仪刻度值用角度（秒）或斜率来表示，它的含义是以气泡偏移一格工作倾斜的角度表示，或以气泡偏移一格工作表面在一米长度上倾斜的高度表示。由于水平仪的使用倾角很小，所以tg，如tg4 4弧度=0.02mm/1000mm，测量时使水平仪工作面紧贴被测表面，待气泡稳定后方可读数。如需测量长度为L的实际倾斜值则可通过下式进行计算。

实际倾斜值=标称分度值*L*偏差格数；例如：标称分度值为0.02mm/m，L=200mm，偏差格数为2格，则实际倾斜值=0.02/1000*200*2=0.008mm。为避免由于水平仪零位不准而引起的测量误差，因此在使用前必须对水平仪零位进行检查或调整。

水平仪零位检查和调整方法，将被校水平仪放在大致水平的平板上，紧靠定位块，待气泡稳定后以气泡的一端读数为a1，然后将水平仪调转180方位，准确地放在原位置，按照第一次读数的一边记下气泡另一端的读数为a2，两次读数差的一半则为零位误差，即=（a1-a2）/2格。如果零位误差超赤许可范围，则需调整零位机构，反复调整螺钉即可达到要求。

六、电子数字水准仪

电子数字水准仪是集电子光学、图像处理、计算技术于一体的当代最先进的水准测量仪器。它具有速度快、精度高、使用方便、作业员劳动强度轻、便于用电子手簿记录、实现内外业一体化等优点，当代水准仪的发展方向，具有光学水准仪无可比拟的优越性。

电子数字水准仪的操作方法十分方便，只要将望远镜瞄准标尺并调焦后，按测量键，4s钟后即显示中丝读数；再按测距键，马上显示视距；按存储键可把数据存入内存存储器，仪器自动进行检核和高差计算。观测时，不需要精确夹准标尺分划，也不用在测微器上读数，可直接由电子手簿（PCMCIA卡）记录。

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