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1、椰海大道道路改造提升工程（丘海大道-规划长天路）水准仪的使用方法及原理2019年4月让 世 界 更 畅 通测量队Contents目 录 一 前言 一 前言 三 自动安平水准仪的使用 四 自动安平水准仪补偿器性能的检验 五 水准尺和尺垫 二 自动安平水准仪的构造 自动安平水准仪是利用自动安平补偿器代替水准管，观测时能自动获得水平视线。 用普通水准仪测量时，用圆水准器使水准仪粗平后，在读数之前要用微倾螺旋使符合水准气泡居中，这项操作影响 了观测速度。由于观测时间延长，受温 度变化、风力、仪器下沉等因素的影响 就会增加，从而降低了观测质量。而使用自动安平水准仪进 行水准测量，只需要用圆水准气泡进行粗
2、平，便可在望远镜中 读数，不仅操作简便，提高了工作效率，而且提高了观测质量。 一 前言Contents目 录 一 前言 三 自动安平水准仪的使用 四 自动安平水准仪补偿器性能的检验 五 水准尺和尺垫 二 自动安平水准仪的构造 二 自动安平水准仪的构造二 自动安平水准仪的构造 自动安平水准仪与普通水准仪构造基本相似，如图所示，只是用自动安平补偿器代替了水准管。 自动安平原理 当视准轴水平时，物镜光心位于O，十字丝交点位于B，通过十字丝横丝在尺上的读数为正确读数a。当视准抽倾斜一个微小的角度（10）时，十字丝交点从B移至A，通过十字丝横丝在尺上的读数，A不在是水平视线的读数a，可在望远镜的光路上加
3、一个补偿器，使通过物镜光心的水平视线经过补偿器的光学元件后偏转一个角，这样在A点处的十字丝横丝仍可读得正确读数a。由于角和角都是很小的角值，如能满足：f=S（S为补偿器到十字丝的距离，f为物镜到十字丝的距离），即能达到补偿的目的。 另外一种补偿方式是在光路上安置一个移动十字丝分划板的补装置，在视准轴倾斜时，十字丝交点A仍能回到原来的B点位置，使视线水平，从而达到补偿的目的二 自动安平水准仪的构造 补偿器的结构型式较多, 我国生产的DZS3型自动安平水准仪,采用悬挂一组棱镜,借重力作用以达到补偿目的。为使悬挂的棱镜组尽快稳定下来,安装有阻尼装置。 图2.1所示为该仪器的结构剖面图。在对光透镜2与
4、十字分 划板6之间安装一个补偿器,这个补偿器由固定在望远镜上的屋脊棱镜4以 及用金属丝悬吊的两块直角棱镜3和5组成。 当望远镜倾斜时,直角棱镜在 重力摆作用下,作与望远镜相反的偏转运动，而且由于阻尼器8的作用,很快 会静止下来。 当视准轴水平时,水平光线进人物镜1后经过第一个直角棱镜3反射到 屋脊棱镜4,在屋脊棱镜内作三次反射后,到达另一直角棱镜5,再经反射后光线通过十字丝的交点。 补偿器1.1.物镜；物镜；2.2.调焦镜；调焦镜；3.3.直角直角棱镜；棱镜；4.4.屋脊棱镜；屋脊棱镜；5.5.直角直角镜；镜；6.6.十字丝分划板；十字丝分划板；7.7.目目镜；镜；8.8.阻尼器阻尼器二 自动
5、安平水准仪的构造 图2.2a中，当望远镜视准轴倾斜角，如果直角棱镜也随之倾斜，水平光线经两个直角棱镜反射后,并不通过十字丝交点B,而是通过A，如图中虚线所示,所以在B处无法读得水平视线时的读数。实际上,悬吊的两直角棱镜并不随望远镜倾斜,而在重力作用下相对于望远镜的倾斜方向作反向偏转,如图2.2b所示。这时水平光线通过偏转后的棱镜的反射,最后通过十字丝交点B,如图中粗线所示。这样在B点仍能读得视线水平时的读数，从而达到补偿的目的。 自动安平补偿器不仅用在DS3级水准仪上，精密水准仪也广泛采用了自动安平装置，如瑞士NA2、德国NI007、NI002、NIZ等水准仪，均为自动安平水准仪。 补偿器Co
6、ntents目 录 一 前言 三 自动安平水准仪的使用 四 自动安平水准仪补偿器性能的检验 五 水准尺和尺垫 二 自动安平水准仪的构造 三 自动安平水准仪的使用 自动安平水准仪的操作方法与普通水准仪的操作方法不同的是，自动安平水准仪经过圆水准器粗平后，即可观测读数。对于北京光学仪器厂生产的DZS3自动安平水准仪，在望远镜内设有警告指示窗。当警告指示窗全部呈绿色，表明仪器竖轴倾斜在补偿器补偿范围内，即可进行读数。否则警告指示窗会出现红色，表明已超出补偿范围，应重新调整圆水准器。 对于没有警告指示窗的自动安平水准仪，在使用中，如果要检查补偿其功能是否正常，可按以下方法进行：在仔细将圆水准气泡居中后
7、，读取水准尺读数，再用手轻拍仪器，但不得使仪器变动，此时在望远镜中可看到读数有跳动，当静止后再进行读数。如果两次读数相同，说明补偿器功能正常。三 自动安平水准仪的使用Contents目 录 一 前言 三 自动安平水准仪的使用 四 自动安平水准仪补偿器性能的检验 五 水准尺和尺垫 二 自动安平水准仪的构造 四 自动安平水准仪补偿器性能的检验 四 自动安平水准仪补偿器性能的检验 检验原理 自动安平水准仪补偿器的作用是当望远镜视准轴倾斜时(应在补偿器的允许范围内，即圆水准器气泡不超出刻划图的范围)，仍能在十字丝上读得水平视线的读数。因此，检验补偿器性能时,可使仪器竖轴作少许倾斜,测定两点间的高差与其
8、正确高差相比较。如将仪器安置在A、B两点连线的中间,由于仪器竖轴倾斜,若后视读数时视准轴向下(或上)倾斜,那么将望远镜转向前视时,视准轴将向上(或下)倾斜。如果补偿器的补偿性能正常,无论视线下倾或上倾，都可读得水平视线的读数,测得的高差亦是A、B两点间的正确高差;如果补偿器性能不正常,由于前、后视的倾斜方向不一致,视线倾斜产生的读数误差不能在高差计算中抵消,因此测得的高差将与正确的高差有明显的差异。 四 自动安平水准仪补偿器性能的检验 检验方法 在较平坦的地面上选择相距100m左右的A、B两点打入一木桩(或放置尺垫),将水准仪置于A、B连线的中点,并使两个脚螺旋 (第.脚螺旋)与AB连线方向致
9、，如图所示。 （1）首先用圆水准器将仪器置平，测出A、B两点间的高差hAB，此值作为正确高差。 （2）升高第个脚螺旋，使用仪器向左（或向右）倾斜，测出A、B两点间的高差hAB左。 （3）降低第个脚螺旋，使仪器向右(或向左）倾斜，测出A、B两点间的高差hAB右。 （4）升高第个脚螺旋，使圆水准气泡居中。 （5）升高第个脚螺旋，使仪器向后视（或前视）方向倾斜，测出A、B两点间的高差hAB后。 （6）降低第个脚螺旋，使仪器向前视（或后视）方向倾斜，测出A、B两点间的高差hAB前。 将仪器向左、右、前、后倾斜时，仪器的倾斜角度均应由圆水准器气泡位置确定，四次切斜的角度相同，其值应略小于补偿器的补偿范围
10、。 将hAB左、 hAB右、hAB前、hAB后与hAB相比较，视其差数确定补偿器的性能。对于DZS3水准仪，此差值应不大于5mm。关于补偿器的校正可按照仪器说明书上指明的方法和步骤（如调节补偿器重心调节螺母）进行。Contents目 录 一 前言 三 自动安平水准仪的使用 四 自动安平水准仪补偿器性能的检验 五 水准尺和尺垫 二 自动安平水准仪的构造 五 水准尺和尺垫五 水准尺和尺垫 水准尺一般是用干燥优质木料制成。常用的水准尺有双面尺和塔尺两种，如右图所示 双面水准尺尺长一般为3m，两根尺为一对。尺的一面为黑面，一面为红面，黑面、红面分别为黑白、红白相间的厘米分格，在每分米处标有注记。两根尺黑面尺底分划均为零，而红面尺底分划一根尺为4.687m，另一根为4.787m。这样，在一个测站上，一根尺的红、黑面读数之差应为一常数（4.687或4.787），以此对观测的读数进行检核。同时通过红面、黑面求得的高差可进行测站的检核计算。双面水准尺一般用于国家三、四等水准测量。全长3m-5m，由三节套接而成，尺底划分为零，一般为黑白相间的厘米分格，分米处标有注记。塔尺携带方便，但在接头处易产生误差，一般仅用于等外水准测量。 尺垫如左图，它由铸铁制成，三角形，中央有一个突起的半球状圆顶，下部有三个尖脚。使用时将尺垫放在地上踩实，然后将尺立于圆球顶部，以防止点位移动和水准尺下沉。谢谢THANKS