水准仪的使用及注意事项(精)

第一篇：水准仪的使用及注意事项(精)

水准仪的使用及注意事项

一、水准仪的历史 水准仪是在 17~18 世纪发明了望远镜和水准器后出现的。20 世纪初, 在制出内调焦望远镜和符合水准器的基础上生产出微倾水准仪。50 年代初出现了自动安平水准仪, 60 年代研制出激光水准仪。90 年代研制出了数字水准仪。

二、水准仪的分类 水准仪是水平视线测定地面两点间高差的仪器。主要部件有望远镜、管水准器(或补偿器、垂直轴、基座、脚螺旋。按结构分为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准 仪(又称电子水准仪。按精度分为精密水准仪和普通水准仪。①微倾水准仪。借助微倾螺 旋获得水平视线。其管水准器分划值小、灵敏度高。望远镜与管水准器联结成一体。凭借微 倾螺旋使管水准器在竖直面内微作俯仰,符合水准器居中,视线水平。②自动安平水准仪。借助自动安平补偿器获得水平视线。当望远镜视线有微量倾斜时, 补偿器在重力作用下对望 远镜作相对移动, 从而迅速获得视线水平时的标尺读数。这种仪器较微倾水准仪工效高、精 度稳定。③激光水准仪。利用激光束代替人工读数。将激光器发出的激光束导入望远镜筒内 使其沿视准轴方向射出水平激光束。在水准标尺上配备能自动跟踪的光电接收靶, 即可进行 水准测量;④数字水准仪,这是上世纪 90 年代新发展的水准仪, 集光机电、计算机和图像 处理等高新技术为一体, 是现代科技最新发展的结晶。(1微倾水准仪是借助于微倾螺旋 获得水平视线的一种常用水准仪。作业时先用圆水准器将仪器粗略整平, 每次读数前再借助 微倾螺旋, 使符合水准器在竖直面内俯仰,直到符合水准气泡精确居中,使视线水平。微倾 的精密水准仪同普通水准仪比较, 前者管水准器的分划值小、灵敏度高, 望远镜的放大倍率 大,明亮度强,仪器结构坚固 , 特别是望远镜与管水准器之间的联接牢固 , 装有光学测微器, 并配有精密水准标尺,以提高读数精度。中国生产的微倾式精密水准仪 , 其望远镜放大倍率 为 40 倍 , 管水准器分划值为 10〃 /2 毫米,光学测微器最小读数为 0.05 毫米, 望远镜照准部 分、管水准器和光学测微器都共同安装在防热罩内。(2 自动安平水准仪是借助于自动安平补偿器获得水平视线的一种水准仪。它的特点主要是当望远镜视线有微量倾斜时 , 补偿器 在重力作用下对望远镜作相对移动 , 从而能自动而迅速地获得视线水平时的标尺读数。补偿 的基本原理是 :当望远镜视线水平时 , 与物镜主点同高的水准标尺上物点 P 构成的像点 Z0 应 落在十字丝交点 Z 上。当望

远镜对水平线倾斜一小角后, 十字丝交点 Z 向上移动, 但像点 Z0 仍在原处,这样即产生一读数差 Z0Z。当很小时可以认为 Z0Z 的间距为 ?f′(f′ 为物镜焦 距 , 这时可在光路中 K 点装一补偿器 , 使光线产生屈折角 [116],在满足 ?f′=[116]?s0(s0 为补 偿器至十字丝中心的距离,即 KZ 的条件下,像 Z0 就落在 Z 点上;或使十字丝自动对仪 器作反方向摆动 , 十字丝交点 Z 落在 Z0 点上。如光路中不采用光线屈折而采用平移时,只 要平移量等于 Z0Z , 则十字丝交点 Z 落在像点 Z0 上 , 也同样能达到 Z0 和 Z 重合的目的。自动安平补偿器按结构可分为活动物镜、活动十字丝和悬挂棱镜等多种。补偿装置都有一个 “ 摆 ” ,当望远镜视线略有倾斜时,补偿元件将产生摆动,为使 “ 摆 ” 的摆动能尽快地得到稳 定,必须装一空气阻尼器或磁力阻尼器。这种仪器较微倾水准仪工效高、精度稳定,尤其在 多风和气温变化大的地区作业更为显著。(3 激光水准仪利用激光束代替人工读数的一种 水准仪。将激光器发出的激光束导入望远镜筒内, 使其沿视准轴方向射出水平激光束。利用 激光的单色性和相干性,可在望远镜物镜前装配一块具有一定遮光图案的玻璃片或金属片, 即波带板, 使之所生衍射干涉。经过望远镜调焦, 在波带板的调焦范围内, 获得一明亮而精 细的十字型或圆形的激光光斑, 从而更精确地照准目标。如在前、后水准标尺上配备能自动 跟踪的光电接收靶, 即可进行水准测量。在施工测量和大型构件装配中, 常用激光水准仪建 立水平面或水平线。(4 数字水准仪数字水准仪是目前最先进的水准仪,配合专门的条码 水准尺, 通过仪器中内置的数字成像系统, 自动获取水准尺的条码读数, 不再需要人工读数。这种仪器可大大降低测绘作业劳动强度,避免人为的主观读数误差,提高测量精度和效率。

三、水准仪的使用方法及注意事项 水准仪广泛用于水利行业,是测量水平高低的仪器,具

有精度高、使用方便、快速、可靠等优点, 使用在引测、大面积场地测量、楼面水平线标志、沉降观测等。(一水准仪器组合:1.望远镜 2.调整手轮 3.圆水准器 4.微调手轮 5.水平制动手轮 6.管水准器 7.水平微调手轮 8.脚架(二 水准仪的使用步骤 水准仪的使用包括:水准仪的安置、粗平、瞄准、精平、读数五个步骤。1.安置 安置是将仪器安装在可以伸 缩的三脚架上并置于两观测点之间。首先打开三脚架并使高度适中, 用目估法使架头大致水平并检查脚架是否牢固,然后打开仪器箱,用连接螺旋将水准仪器连接在三脚架上。2.粗平粗平是使仪器的视线粗略水平，利用脚螺旋置园水准气泡居于园指标圈之中。具体方法 用仪器练习。在整平过程中,气泡移动的方向与大姆指运动的方向一致。3.瞄准 瞄准是 用望远镜准确地瞄准目标。首先是把望远镜对向远处明亮的背景, 转动目镜调焦螺旋, 使十 字丝最清晰。再松开固定螺旋, 旋转望远镜, 使照门和准星的连接对准水准尺,拧紧固定螺 旋。最后转动物镜对光螺旋,使水准尺的清晰地落在十字丝平面上,再转动微动螺旋, 使水 准尺的像靠于十字竖丝的一侧。4.精平精平是使望远镜的视线精确水平。微倾水准仪, 在水准管上部装有一组棱镜, 可将水准管气泡两端, 折射到镜管旁的符合水准观察窗内, 若 气泡居中时,气泡两端的象将符合成一抛物线型,如图 9-1(a 所示,说明视线水平。若气 泡两端的象不相符合,如图 9-11(b 所示,说明视线不水平。这时可用右手转动微倾螺旋 使气泡两端的象完全符合,仪器便可提供一条水平视线,以满足水准测量基本原理的要求。注意?气泡左半部份的移动方向,总与右手大拇指的方向不一致。5.读数 用十字丝,截 读水准尺上的读数。现在的水准仪多是倒象望远镜, 读数时应由上而下进行。先估读毫米级 读数,后报出全部读数。注意,水准仪使用步骤一定要按上面顺序进行,不能颠倒,特别 是读数前的符合水泡调整,一定要在读数前进行。(三操作要点:在未知两点间,摆开 三脚架,从仪器箱取出水准仪安放在三脚架上,利用三个机座螺丝调平,使圆气泡居中,跟 着调平管水准器。水平制动手轮是调平的,在水平镜内通过三角棱镜反射, 水平重合, 就是平水。将望远镜对准未知点(1上的塔尺,再次调平管水平器重合,读出塔尺的读数(后 视 ,把望远镜旋转到未知点(2的塔尺,调整管水平器,读出塔尺的读数(前视 ,记到 记录本上。计算公式:两点高差 =后视-前视。

四、水准仪的校正方法:将仪器摆在两 固定点中间,标出两点的水平线,称为 a、b 线,移动仪器到固定点一端,标出两点的水平线,称为 a’、b ’。计算如果 a-b≠a’-b ’ 时,将望远镜横丝对准偏差一半的数值。用校针将 水准仪的上下螺钉调整,使管水平泡吻合为止。重复以上做法,直到相等为止。

五、水准 仪保养与维修 1.水准仪是精密的光学仪器, 正确合理使用和保管对仪器精度和寿命有很大 的作用;2.避免阳光直晒,不许可证随便拆卸仪器;3.每个微调都应轻轻转动,不要用 力过大。镜片、光学片不准用手触片;4.仪器有故障,由熟悉仪器结构者或修理部修理;5.每次使用完后,应对仪器擦干净,保持干燥。

第二篇：水准仪的使用

陀螺仪的原理

陀螺仪真厉害，不管重力线是否穿过其几何中心，都能力起来！，请问其原理？

绕一个支点高速转动的刚体称为陀螺(top)。通常所说的陀螺是特指对称陀螺，它是一个质量均匀分布的、具有轴对称形状的刚体，其几何对称轴就是它的自转轴。

在一定的初始条件和一定的外力矩在作用下，陀螺会在不停自转的同时，还绕着另一个固定的转轴不停地旋转，这就是陀螺的旋进(precession)，又称为回转效应(gyroscopic effect)。陀螺旋进是日常生活中常见的现象，许多人小时候都玩过的陀螺就是一例。

人们利用陀螺的力学性质所制成的各种功能的陀螺装置称为陀螺仪(gyroscope)，它在科学、技术、军事等各个领域有着广泛的应用。比如：回转罗盘、定向指示仪、炮弹的翻转、陀螺的章动、地球在太阳（月球）引力矩作用下的旋进（岁差）等。

陀螺仪的原理就是，一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。人们根据这个道理，用它来保持方向，制造出来的东西就叫陀螺仪。我们骑自行车其实也是利用了这个原理。轮子转得越快越不容易倒，因为车轴有一股保持水平的力量。陀螺仪在工作时要给它一个力，使它快速旋转起来，一般能达到每分钟几十万转，可以工作很长时间。然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。

现代陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的仪器，它是现代航空，航海，航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器，它的发展对一个国家的工业，国防和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。传统的惯性陀螺仪主要是指机械式的陀螺仪，机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高，结构复杂，它的精度受到了很多方面的制约。自从上个世纪七十年代以来，现代陀螺仪的发展已经进入了一个全新的阶段。1976年 等提出了现代光纤陀螺仪的基本设想，到八十年代以后，现代光纤陀螺仪就得到了非常迅速的发展，与此同时激光谐振陀螺仪也有了很大的发展。由于光纤陀螺仪具有结构紧凑，灵敏度高，工作可靠等等优点，所以目前光纤陀螺仪在很多的领域已经完全取代了机械式的传统的陀螺仪，成为现代导航仪器中的关键部件。和光纤陀螺仪同时发展的除了环式激光陀螺仪外，还有现代集成式的振动陀螺仪，集成式的振动陀螺仪具有更高的集成度，体积更小，也是现代陀螺仪的一个重要的发展方向。

现代光纤陀螺仪包括干涉式陀螺仪和谐振式陀螺仪两种，它们都是根据塞格尼克的理论发展起来的。塞格尼克理论的要点是这样的：当光束在一个环形的通道中前进时，如果环形通道本身具有一个转动速度，那么光线沿着通道转动的方向前进所需要的时间要比沿着这个通道转动相反的方向前进所需要的时间要多。也就是说当光学环路转动时，在不同的前进方向上，光学环路的光程相对于环路在静止时的光程都会产生变化。利用这种光程的变化，如果使不同方向上前进的光之间产生干涉来测量环路的转动速度，这样就可以制造出干涉式光纤陀螺仪，如果利用这种环路光程的变化来实现在环路中不断循环的光之间的干涉，也就是通过调整光纤环路的光的谐振频率进而测量环路的转动速度，就可以制造出谐振式的光纤陀螺仪。从这个简单的介绍可以看出，干涉式陀螺仪在实现干涉时的光程差小，所以它所要求的光源可以有较大的频谱宽度，而谐振式的陀螺仪在实现干涉时，它的光程差较大，所以它所要求的光源必须有很好的单色性。

第三篇：水准仪使用说明书

水准仪使用说明书

长距离水准测量工作的连续性很强，待定点的高程是通过各转点的高程传递而获得的。若在一个测站的观测中存在错误，则整个水准路线测量成果受到影响，所以水准测量的检核是非常重要的。水准仪检核工作有如下几项：(一)、水准仪计算检核

计算检核的目的是及时检核记录手簿中的高差和高程计算中是有错误。式(2-7)为观测记录中的计算检核式，若等式成立时，表示计算正确，否则说明计算有错误。∑h理=H终-H始(2-7)(二)水准仪、测站检核

测站检核的目的是及时发现和纠正施测过程中因观测、读数、记录等原因导致的高差错误。为保证每个测站观测高差的正确性，必须进行测站检核。测站检核的方法有双仪高法和双面尺法两种。

1、在同一个测站上用两次不同的仪器高度、分别测定高差，用两次测定的高差值相互比较进行检核。即测得第一次高差后，改变水准仪视线高度大于10CM以上重新安置，再测一次高差。两次所测高差之差对于等外水准测量容许值为±6MM。对于四等水准测量容许值为±5MM。超过此限差，必须重测，若不超过限差时，可取其高差的平均值作为该站的观测高差。

2、双面尺法

在同一个测站上，仪器的高度不变，根据立在前视点和后视点的双面水准尺，分别用黑面和红面各进行一次高差测量，用两次测定的高差值相互比较进行检核。两次所测高差之差的限差与双仪高法相同。同时每一根尺子红面与黑面读数之差与常数(4.687M或4.787M)之差，不超3MM(四等水准测量)或4MM(等外水准测量)，可取其高差的平均值作为该站的观测高差，若超过限差，必须重测。(三)、水准仪成果检核

测站检核只能检核一个测站上是否存在错误或是否超限。仪器误差，估读误差，转点位置变动的错误，外界条件影响等，虽然在一个测站上反映不明显，但随着测站数的增多，就会使误差积累，就有可能使误差超过限差。因此为了正确评定一条水准线路的测量成果精度，应该进行整个水准路线的成果检核。水准测量成果的精度是根据闭合条件来衡量的即将路线上观测高差的代数和值与路线的理论高差值相比较，用其差值的大小来评定路线成果的精度是否合格。

成果检核的方法，因水准路线布设形式不同而异主要有以下几种：

1、闭合水准路线

从理论上讲，闭合水准路线各段高差代数和值应等于零，即∑h理=0。

2、附合水准路线

从理论上讲，附合水准路线各段实测高差的代数和值应等于两端水准点间的已知高差值，即∑h理=H终-H始。

3、支水准路线

支线水准路线本身没有检核条件，通常是用往、返水准测量方法进路线成果的检核。

从理论上讲，往测高差与返测高差，应大小相等，符号相反。即︱∑h往︱=︱∑h返︱。

实际上，由于测量值含有不可避免的误差，因此，观测的高差代数和值不能等于高差的理论值，这种不符合的差值称为高差闭合差，fh表示。高差闭合差的大小是用来确定错误和评定水准测量成果精度的标准。若fh容许限差之内，表示观测结果精度合格，否则应返工重测。

第四篇：水准仪使用及计算方法

A：闭合水准路线：从一高级水准点出发，经过测定其它各点高程，最后又闭合到原来点的环形路线。

B：附合水准路线：从一高级水准点出发，经过测定其它各点高程，最后符合到另一高级水准点的路线。

C：往返水准路线（支水准路线）：从一高级水准点出发，经过测定其它各点高程到终点，又从终点返测到原来高级点的往返路线。

支水准路线长度为1~2Km。

三、水准测量的实施

水准测量采用往返测量法、改变仪器高法或双面尺法进行测量。往返测量法步骤：

设定已知一水准点BM高程（123.446m），要测定B点的高程。如图所示：

图7 水准测量的实施

1、置水准仪于距已知后视高程点A一定距离的I处，并选择好前视转点ZD1，将尺置于A点和ZD1点上。测站在后视点与前视点的中间。

2、将水准仪粗平后，先瞄准后视尺，消除视差。精平后读出后视读数a。

3、转过望远镜照准前视尺，精平后，读取前视读数b。至此完成了一个测站

的观测任务。（架一次仪器叫一个测站）

4、将仪器搬迁到下站II站，把第I站的后视尺移到第II站的转点ZD2上，此时第一站的前视成了第二站的后视。

5、按2．3步骤测出第II站的后、前视读数。如此重复至B点。表2-1 水准测量记录表

第四节 水准测量的成果整理

水准测量的外业测量数据经检核后，如果满足了精度要求，就可以进行内业成果计算，即调整高差闭合差（将高差闭合差按误差理论合理分配到各测段的高差中去），最后求出未知点的高程。高程的计算有两种方法 已知高程+高差=待测高程(高差法)高差=前视度数-后视觉读数已知高程+已知高程点读数=H H-待测点读数=待测高程(等高法)

如不是三、四等水准测量，可以把转点当作一个要测的点来测量，方法都一样的后视-前视=高差：用后视点的高程+高差=前视点的高程

第五篇：水准仪的构造和使用

一级结构基础辅导：水准仪的构造和使用

二、水准仪的构造和使用

水准仪按其精度和用途分为DS1、DS2、DS3等几种等级。精密水准测量用DS1级水准仪，普通水准测量一般用DS2级水准仪，其下标表示每千米水准测量的误差（单位：mm）。

水准尺也有精密水准尺和普通水准尺之分。

水准仪由测量望远镜、水准管（或重力摆）和基座三个主要部分组成。

测量望远镜能够进行正确的瞄准与读数的重要条件是：目标必须成像于十字丝平面上。其具体操作和检验方法是：首先转移目镜调焦螺旋使十字丝像最清晰，然后转动物镜调焦螺旋使目标像最清晰。检验的方法是：十字丝和目标像都很清晰，并且把眼睛微微上、下或左、右移动时，没有发现十字丝和目标像有相对移动；如果发现两者有相对移动，则称为有“视差”，此时应重复以上操作，使视差消除为止。

（三）水准器

水准器分为水准管和水准器两种，水准管置平精度较高。

水准管为圆柱行玻璃管，内壁磨成一定半径的圆弧，灌注酒精后，加热封闭。冷却后形成酒

〃精蒸汽的气泡称为水准气泡。圆柱管外壁刻有2cm间距的分划。水准管的分划值τ又称灵敏度，R为内壁圆弧的曲率半径（cmm）分划值为2cmm弧长所对的圆心角，分划值越小，水准管灵敏度越高，仪器精度越高。DS3分划值一般为20”/2mm.（四）自动安平水准仪

粗平：“左手大拇指原则”双手转动一对角螺旋，气泡会按左手大拇指方向运动。

瞄准

精平：使水准管气泡两端练成一个圆弧。

读数：读数应有四%考试大%位，毫米数进行估读。