張紅巖

摘要：本文通過(guò)對(duì)水平儀和合像水平儀的基本結(jié)構(gòu)及工作原理個(gè)人理解，介紹了水平儀及合像水平儀常見(jiàn)的調(diào)修技巧，并對(duì)調(diào)修中的幾種特殊情況進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：水準(zhǔn)器；水平儀；合像水平儀；調(diào)修

TH761

ABSTRACT：This paper， on the basis of personal comprehension about basic structure and operating principle of level instrument and fusion level instrument，introducing some common adjustment and repair technique，and give a further discussion in several particular cases。

Key words:level tube；level instrument；fusion level instrument；adjustment and Repair。

水平儀在運(yùn)輸、放置、震動(dòng)、溫度、磨損以及黏膠老化等因素都會(huì)造成水平儀零位不準(zhǔn)確，因而在使用前應(yīng)進(jìn)行水平儀零位示值誤差正確性檢查。在實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)的過(guò)程中，也是先檢查零位正確性，再進(jìn)行下一步校準(zhǔn)工作。

水平儀檢定器的分度值誤差是用立式光學(xué)計(jì)、四等量塊進(jìn)行校準(zhǔn)的。 校準(zhǔn)時(shí)， 光學(xué)計(jì)的球面測(cè)帽與工作臺(tái)之間放置一個(gè)三珠工作臺(tái)， 三珠工作臺(tái)的中心在光學(xué)計(jì)測(cè)量軸線(xiàn)上， 然后在其上放置2 mm的量塊。 先使水平儀檢定器的示值處于0 位，然后調(diào)整光學(xué)計(jì) 使其示值處在-50分度位置上， 讀取a0讀數(shù)，然后依次改變水平儀檢定器10個(gè)分度，在光學(xué)計(jì)上分別讀取讀數(shù)a1，a2，a3，….an， 每當(dāng)檢定100個(gè)分度后， 將量塊進(jìn)行一次調(diào)換， 調(diào)換的順序分別為2.0 mm， 1.9 mm ，1.8mm。分度值的校準(zhǔn)， 需要在正 、反兩行程進(jìn)行。反行程讀數(shù)為bn，bn-1，bn-2.....b0。 各受檢點(diǎn)的校準(zhǔn)結(jié)果均以正 反兩行程上的讀數(shù)平均值 Ni來(lái)確定。 即N = a+ b /2。 其中ai 為正行程的讀數(shù)，bi為反行程的讀數(shù)。

一、水準(zhǔn)器的定度問(wèn)題：

在調(diào)校水平儀中，每個(gè)水準(zhǔn)器的外觀及構(gòu)造基本相同，但其分度值卻不同，那么水準(zhǔn)器究竟是如何定度的呢？首先，每個(gè)水準(zhǔn)器的刻度間隔均為2mm，其分度值的大小主要取決于玻璃管內(nèi)表面的球面半徑大小，設(shè)定其球面半徑為R，分度值為C，刻度間隔為K，則有：

二、水平儀的調(diào)修問(wèn)題：

1、水平儀原理及用途：水平儀是利用頁(yè)面水平的原理，以水準(zhǔn)泡直接顯示角位移。主要用于測(cè)量相對(duì)水平和鉛垂位置微小傾斜角度的一種通用角度測(cè)量?jī)x器。

2、水平儀的基本構(gòu)造：水平儀一般由基體，水準(zhǔn)器托架，水準(zhǔn)器，連接螺釘和兩個(gè)螺母所組成。

3、基本技術(shù)要求：

（1）各平面和V型面的平面度不超過(guò)（3～5）μm，中間不允許凸。⑵水準(zhǔn)器牢固地粘接在托架上并且水泡的圓弧頂點(diǎn)位于刻線(xiàn)的中心線(xiàn)上。⑶水準(zhǔn)器軸與水平面的夾角為零，與鉛垂面的夾角也為90度。⑷水平儀底V型面軸線(xiàn)與水準(zhǔn)器軸在空間為兩條相互平行的直線(xiàn)。框式水平儀側(cè)V型面軸線(xiàn)與水準(zhǔn)器軸在空間為兩條相互垂直的直線(xiàn)。解釋?zhuān)篤型面軸線(xiàn)---將水平儀放在合適的心軸上，心軸的軸線(xiàn)就是V型面軸線(xiàn)，水準(zhǔn)器軸與水準(zhǔn)器球面頂點(diǎn)相切的一條直線(xiàn)。

4、水平儀的調(diào)修技巧：

（1）常見(jiàn)的零位調(diào)整機(jī)構(gòu)及調(diào)修：

①上下螺母型，這種結(jié)構(gòu)非常普遍，調(diào)整時(shí)應(yīng)按照調(diào)整方向先松后緊，一般應(yīng)選擇下螺母為調(diào)整螺母，上螺母為定位螺母，調(diào)整螺母的固緊力要適中，下螺母有上緊力時(shí)，再輕推兩次為宜，并且要將水泡調(diào)過(guò)一格左右的修正量。若水泡仍不到位，應(yīng)先松上螺母，再緊下螺母，否則，會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)結(jié)果：下螺母過(guò)緊會(huì)導(dǎo)致螺母上的調(diào)整小孔撕裂，無(wú)法用專(zhuān)用扳手調(diào)整零位；彈性變形較大導(dǎo)致零位不確定。 ②凸輪結(jié)構(gòu)的調(diào)整機(jī)構(gòu)：一般為上海水平儀廠生產(chǎn)的水平儀，使用內(nèi)六方扳手來(lái)調(diào)整，一側(cè)是轉(zhuǎn)動(dòng)水準(zhǔn)器的位置，使水泡頂點(diǎn)位于刻線(xiàn)中點(diǎn)上，另一側(cè)是調(diào)整零位的凸輪機(jī)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)沒(méi)有固緊力，水泡零位變化不大，因此，將水泡調(diào)到預(yù)定位置即可。

③彈簧結(jié)構(gòu)型調(diào)整機(jī)構(gòu)：彈簧在調(diào)整螺母上方的結(jié)構(gòu)，彈簧在下方的不用打開(kāi)，調(diào)整上面的一字螺釘，這種結(jié)構(gòu)一般在條式水平儀上采用（2）底V型面零位及水準(zhǔn)器軸與V型面軸線(xiàn)平行度的調(diào)整：

①底平面零位合格的情況下，底V型面零位超差，無(wú)法調(diào)整，必須研磨V型面使其合格。②將被檢水平儀置于標(biāo)準(zhǔn)心軸上，調(diào)整機(jī)構(gòu)在右手方向并使水平儀橫向水泡居中，調(diào)整零位檢具腳螺旋使長(zhǎng)水泡大致居中，向外擺動(dòng)水平儀5度左右，若水泡向左手方向移動(dòng)，則應(yīng)調(diào)整水準(zhǔn)器托架的兩個(gè)螺釘，前松后緊。若水泡向右手方向移動(dòng)，前緊后松。此項(xiàng)調(diào)整完成后必須重新調(diào)整底平面零位。

5、幾種特殊情況的處理：

室內(nèi)外溫差較大時(shí)等溫時(shí)間要夠，否則，熱脹冷縮效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致零位失穩(wěn)。零位調(diào)整時(shí)重復(fù)性較差，應(yīng)考慮水準(zhǔn)器是否粘接不牢或脫落，若粘接不牢可用502膠，10分鐘后可以進(jìn)行零位調(diào)整，若水泡脫落可用AB膠，粘接前粘接面要清除干凈，并保證水泡的圓弧頂點(diǎn)在刻線(xiàn)的中點(diǎn)上，放置24小時(shí)后才能進(jìn)行零位調(diào)整。零位不斷變化不穩(wěn)定，此時(shí)應(yīng)在水平儀示值檢定儀上檢定其示值，若不合格應(yīng)更換水準(zhǔn)器，若其示值合格，則應(yīng)考慮更換調(diào)整絲杠和螺母，因?yàn)檎{(diào)整時(shí)用力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致螺紋變形或損壞。

三、合像水平儀的工作原理

合像水平儀的出現(xiàn)是為了提高測(cè)角精度，它的工作原理是，利用一組屋脊棱鏡將水準(zhǔn)器兩端的水泡成像于一個(gè)分界面上，當(dāng)水準(zhǔn)器感知到被測(cè)面不水平時(shí)，水泡處于不符合狀態(tài)，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微手輪，使水泡符合，此時(shí)，測(cè)微手輪上的讀數(shù)即為被測(cè)面偏離水平面的誤差，用弧度來(lái)表示，mm/m。

四、合像水平儀的調(diào)修

1、底平面零位誤差的調(diào)整：轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微手輪，把其側(cè)面示值粗分機(jī)構(gòu)的指標(biāo)線(xiàn)放在中間位置，細(xì)分機(jī)構(gòu)指標(biāo)線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)零刻度位置，將合像水平儀置于零位檢具上，調(diào)整腳螺旋使水泡符合，將合像水平儀調(diào)轉(zhuǎn)180度放回原位，調(diào)整測(cè)微手輪使水泡符合，其讀數(shù)值的一半即為合像水平儀的零位誤差，超過(guò)1/4格需要調(diào)整。把測(cè)微手輪扭回讀數(shù)值的一半，調(diào)整腳螺旋使水泡符合，松開(kāi)測(cè)微手輪下方的三個(gè)固緊螺釘，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微盤(pán)至零刻線(xiàn)位置，若水泡符合，則固緊三個(gè)螺釘，若水泡不符合，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微手輪使其符合再固緊三個(gè)螺釘。然后再檢定底平面零位誤差，直至合格為止。

2、 底V型面零位誤差的調(diào)整：底平面零位合格的情況下，底V型面零位超差，無(wú)法調(diào)整，必須研磨V型面使其合格。

3、水準(zhǔn)器軸與底V型面軸線(xiàn)的平行度調(diào)整：將被檢水平儀置于標(biāo)準(zhǔn)心軸上，測(cè)微手輪在右手方向并使水平儀測(cè)微手輪處于大致鉛垂，調(diào)整零位檢具腳螺旋使水泡符合，向外擺動(dòng)水平儀5度左右，若水泡向左手方向移動(dòng)，則應(yīng)調(diào)整水準(zhǔn)器托架左側(cè)的兩個(gè)螺釘，前松后緊，調(diào)整前應(yīng)先松開(kāi)水準(zhǔn)器固定架上方的固緊螺釘。若水泡向右手方向移動(dòng)，前緊后松。此項(xiàng)調(diào)整完成后必須重新調(diào)整底平面零位。

4、示值超差的調(diào)整：絲杠局部磨損嚴(yán)重，需要更換絲杠。放大比不正確，需要打開(kāi)儀器調(diào)整支撐點(diǎn)的位置，松開(kāi)固緊螺釘，微量移動(dòng)滑塊使放大比增大或縮小。

5、符合水泡形狀偏差的調(diào)整：水泡符合時(shí)不是半圓弧狀，產(chǎn)生原因：兩塊屋脊棱鏡的成像面中心線(xiàn)與兩端水泡中心連線(xiàn)不重合所造成。下掉符合水泡蓋板，松開(kāi)兩塊屋脊棱鏡擋板上的兩個(gè)螺釘和兩側(cè)壓板上的兩個(gè)螺釘，橫向移動(dòng)屋脊棱鏡，直至符合水泡呈半圓弧狀。

6、符合水泡像的半圓弧頂點(diǎn)不在園放大鏡中心：

該故障產(chǎn)生的主要原因是水準(zhǔn)器水泡長(zhǎng)度或長(zhǎng)或短造成的，需要更換水準(zhǔn)器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

7、粗刻度指示位置不正確的調(diào)整：出現(xiàn)此故障時(shí)，應(yīng)調(diào)整支撐點(diǎn)上方的兩個(gè)可調(diào)螺母，直至滿(mǎn)足要求。

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注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。