于愛水

摘 要：水準儀是借助儀器的水平視準線作為基礎，進行高差測量的的光學儀器。它廣泛用于工程測量、大地水準測量、地震形變測量、各種工程水準測量與大型精密精密機械安裝領域中。當水準儀受到沖撞、震動、保管不慎或頻繁使用時會導致出現(xiàn)許多故障，因此探討快速檢修及日常保養(yǎng)的方法是非常必要的。

關鍵詞：水準儀 i角誤差 水準器 測微器

Abstract：Level of collimation is level with the aid of instruments as a foundation. It is widely used in engineering surveying， geodetic levelling， earthquake deformation measurement， all kinds of engineering and large precise leveling precision machinery installation field. When the level is careless collision， vibration， custody， or frequent use will cause many problems， so the study of the method of fast repair and daily maintenance is very necessary.

Keyword：level；；standard；Micro-distance；measuring device

一、水準儀

1.1水準儀是借助儀器的水平視準線作為基礎，進行高差測量的的光學儀器。其測量原理是：利用水準儀（level）提供的水平視線（horizontal sight），讀取豎立于兩個點上的水準尺（leveling staff）上的讀數，來測定兩點間的高差，再根據已知點高程計算待定點高程（如圖1）。

1.2水準儀測量方法

1.2.1安置水準儀

打開三腳架并使高度適中，目估使架頭大致水平，檢查腳架腿是否安置穩(wěn)固，腳架伸縮螺旋是否擰緊，然后打開儀器箱取出水準儀，置于三腳架頭上用連接螺旋將儀器牢固地固連在三腳架頭上。

1.2.2粗略整平

粗平是借助圓水準器的氣泡居中，使儀器豎軸大致鉛垂，從而視準軸粗略水平。在整平的過程中，氣泡的移動方向與左手大拇指運動的方向—致。

1.2.3瞄準水準尺

首先進行目鏡對光，即把望遠鏡對著明亮的背景，轉動目鏡對光螺旋，使十字絲清晰。再松開制動螺旋，轉動望遠鏡，用望遠鏡筒上的照門和準星瞄準水準尺，擰緊制動螺旋。然后從望遠鏡中觀察；轉動物鏡對光螺旋進行對光，使目標清晰，再轉動微動螺旋，使豎絲對準水準尺。當眼睛在目鏡端上下微微移動時，若發(fā)現(xiàn)十字絲與目標影像有相對運動，這種現(xiàn)象稱為視差。產生視差的原因是目標成像的平面和十字絲平面不重合。由于視差的存在會

影響到讀數的正確性，必須加以消除。消除的方法是重新仔細地進行物鏡對光，直到眼睛上下移動，讀數不變?yōu)橹?。此時，從目鏡端見到十字絲與目標的像都十分清晰。

1.2.4精平與讀數

眼睛通過位于目鏡左方的符合氣泡觀察窗看水準管氣泡，右手轉動微傾螺旋，使氣泡兩端的像吻合，即表示水準儀的視準軸已精確水平。這時，即可用十字絲的中絲在尺上讀數。現(xiàn)在的水準儀多采用倒像望遠鏡，因此讀數時應從小往大，即從上往下讀。先估讀毫米數，然后報出全部讀數。精平和讀數雖是兩項不同的操作步驟，但在水準測量的實施過程中，卻把兩項操作視為一個整體；即精平后再讀數，讀數后還要檢查管水準氣泡是否完全符合。只有這樣，才能取得準確的讀數。

1.3水準儀的構造（如圖2）

構成水準儀的主要部件有：望遠鏡管、水準器（或補償器）、垂直軸、基座、腳螺旋等，按結構分為微傾水準儀、自動安平水準儀、激光水準儀和數字水準儀（又稱電子水準儀）；按精度分為精密水準儀和普通水準儀。它廣泛用于工程測量、大地水準測量、地震形變測量、各種工程水準測量與大型精密精密機械安裝領域中。儀器在出廠時，都按《部頒標準》規(guī)定，進行零部件及整體檢驗，保證儀器精度。由于水準儀使用環(huán)境較室內條件相差較多，計量性能很容易發(fā)生變化，而按照檢定規(guī)程要求，檢定周期一般為一年，因此在送檢到計量部門要求檢定的水準儀在檢定過程中一般都需要簡單的調修，才能保證水準儀所有的計量，性能都能符合規(guī)程的要求。

二、水準儀的故障修理

水準儀在進行檢定前必須對故障進行修理，才可以進行檢定。這樣對檢定人員來說，掌握水準儀的故障修理技術是非常必要的。

2.1機械轉動部分

首先，基座的三個腳螺旋松緊合適，無晃動、卡死等現(xiàn)象。

其次，豎軸轉動均勻、靈活，制微動機構應可靠無卡滯、松動和影響操作的現(xiàn)象，調焦手輪轉動應舒適，調節(jié)目鏡轉動無干澀、晃動等現(xiàn)象。若有上述缺陷，可通過調整、清晰、上油、更換零件等方法處理。

2.2圓水準器軸與豎軸不平行

將儀器固定在三腳架上，調整腳螺旋，使水泡位于分化圈中央（調整時，若水泡出現(xiàn)停滯、跳動現(xiàn)象，則應更換水泡）。然后將望遠鏡繞豎軸旋轉180°，然后觀察水泡是否居中，如不居中須調整，用腳螺旋調整偏差量的一半，通過調整圓水準器上的校正螺絲，調整氣泡偏差量的一半。反復幾次，直至望遠鏡旋轉至任意位置水泡均在分劃圈的中央。要注意的是：調整水泡時，一定要把握其移動的方向，這樣才能又快又準確。

2.3微動螺旋空轉

在接近目標時微動螺旋不能起到微調作用，此時要檢查微動螺旋和儀器軸是否摔壞變形，如果微動螺旋和軸摔壞變形則須更換配件即可，如果不是上述原因，則須調整微動螺旋上的緊固螺絲或水準器軸與底座的緊固螺絲。

要注意的是：緊固螺絲的調整力度要合適。

2.4十字絲橫絲不水平

儀器整平后，用橫絲瞄準墻上一固定點，轉動水平微動螺旋，觀察該點是否離開橫絲，如果離開表示橫絲不水平，需要校正；若果點始終在橫絲上移動，則表示橫絲水平。檢驗時，也可用掛垂球的方法：垂球線要細不能晃動。由于十字絲裝置的形式不同，校正方法也有所不同，可用螺絲刀松開十字絲環(huán)的校正螺絲，撥正十字絲環(huán)。或需要卸下目鏡處的外罩，用螺絲刀松開四個十字絲的固定螺絲，然后撥正十字絲環(huán)。最后再旋緊校正螺絲，此項檢校也須反復進行，直到條件滿足為止。

2.5光學成像部分

2.5.1光學零件表面應無明顯的或影響使用的水汽、霉斑、灰塵、油跡等缺陷。若有上述缺陷，可用酒精和乙醚的混合液來擦拭清洗。

2.5.2如分劃板、測微尺、水準器成像不清?？赏ㄟ^調整、防護、更換零件等方法處理。

2.5.3儀器在使用中由于經常搬動和受到外部撞擊，物鏡位置和調焦手輪與齒條位置發(fā)生變化，導致看不清目標，此時可用螺絲刀松開固定物鏡或調焦手輪上的螺絲，將儀器對準光管并使光管處于無窮遠位置，然后將儀器調整到最清晰狀態(tài)即可。

3、i角校正

3.1將儀器安置在腳架上，并放在相距約60-80米遠的兩根線桿或兩墻之間。儀器安放的中間位置要用鋼尺量取。

3.2轉動三腳螺旋時圓氣泡居中，精確整平儀器。

3.3將兩根相同的標尺固定在兩根線桿或兩面墻上，依次用水平視線瞄準這兩個根標尺，為此可使用標尺上同一讀數注記分化。可以上下移動標尺，使儀器對準標尺上相同的部位或數字。

3.4移動儀器，使測站離開其中一個標尺距離為3-5米，轉動腳螺旋使氣泡居中。

3.5用水平視線照準這兩根標尺，并讀取標尺的讀數。如果兩根標尺上的讀數一致，那么不需要校正儀器。如果讀數不同，則須按下述方法校正。首先將儀器照準較遠的標尺，根據需要上下移動水平橫絲，直到該橫絲在遠尺上的讀數與近尺上的讀數相同為止，移動水平橫絲可用校正針。先松開橫絲待移動方向的一邊的校正螺絲，然后旋緊另一邊的校正螺絲，且轉動量相同，校正時校正螺絲不可松開太多，只能盡可能松開少一些，要使螺絲受力狀況保持不變，螺絲轉動量應保持等量的原則逆時針旋轉為松開，順時針旋轉為旋緊。當校正結束后，用上述方法再檢查一遍儀器，如果還不正確，則重新校正。

4、自動補償器

首先聽其聲音是否清脆、正常，觀察補償機構有無卡死或損壞現(xiàn)象，然后檢驗補償誤差是否超限。

4.1 補償范圍的調校

將儀器放于校正臺上，將儀器整平，在儀器補償范圍內，傾斜儀器（即使儀器前高后低或后高前低），此時若儀器分劃板十字絲高于或低于標準目標十字絲，說明該儀器的補償范圍超差需要調整，將儀器上蓋打開取出補償器，調整補償器正下方兩懸垂的長螺釘來校正，直至調整到允許范圍之內。

4.2 補償器交叉誤差的調校

同樣的方法按4.1中所述方法檢查補償器交叉誤差，可通過調整補償器左右兩邊偏上出的兩顆小螺釘來校正，直至調整到允許范圍之內。

如果補償器的吊絲拉長或阻尼盒的間隙發(fā)生變化導致補償器不補償或超差，可調整補償器四根吊絲的長短或阻尼盒的間隙來消除誤差，若果不能排除故障可更換整個補償器。

參考文獻

[1]丁一波.水準儀交叉誤差檢測法原理的探討及及檢測分劃板.

[2]JJG 425-2003 水準儀檢定規(guī)程.