水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)標(biāo)尺

關(guān)于水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)標(biāo)尺12一.水準(zhǔn)測量的儀器與工具§

6-1

水準(zhǔn)尺和的水準(zhǔn)儀一.水準(zhǔn)尺、尺墊

直尺：雙面(黑、紅)水準(zhǔn)尺，尺常數(shù)4.687m、4.787m，用于三等以下水準(zhǔn)路線測量。塔尺：可伸縮，伸足為3米、

5米，用于一般工程測量。尺墊：轉(zhuǎn)點立尺用。第2頁,共47頁，2024年2月25日，星期天32.水準(zhǔn)儀二.水準(zhǔn)儀等級(精度系列)：

DS05DS1DS3DS10

型號下標(biāo)：毫米數(shù)，表示

1公里往、返測量的高差平均值的中誤差(由于儀器引起的)。構(gòu)造：望遠鏡水準(zhǔn)器支架基座S3水準(zhǔn)儀外型第3頁,共47頁，2024年2月25日，星期天4一般的望遠鏡只需望遠，不需瞄準(zhǔn)。所以有物鏡，目鏡（加調(diào)焦鏡）即可。測量望遠鏡要能瞄準(zhǔn)。所以要有十字絲。目標(biāo)的象與十字絲重合即瞄準(zhǔn)。第4頁,共47頁，2024年2月25日，星期天5望遠鏡與視差望遠鏡與視差●測量望遠鏡及十字絲上絲下絲豎絲橫絲望遠鏡的十字絲第5頁,共47頁，2024年2月25日，星期天6視準(zhǔn)軸：十字絲分劃中心與物鏡光心的連線。物鏡的作用：把目標(biāo)成象（拉近）。目鏡的作用：把十字絲（和目標(biāo)象）放大。十字絲固定不動。為了讓儀器適用于不同視力的人，目鏡可以前后調(diào)節(jié)，稱為目鏡調(diào)焦。調(diào)焦鏡的作用：使遠近不同的目標(biāo)都能成象于十字絲面上。移動調(diào)焦鏡稱為物鏡調(diào)焦。視差：如果目標(biāo)象沒有落在十字絲面上，則當(dāng)觀測員的眼睛上下左右移動時，會感到目標(biāo)象與十字絲之間有相對錯動。這種現(xiàn)象稱為視差。視差影響瞄準(zhǔn)的精度。物鏡調(diào)焦可以消除視差。測量望遠鏡第6頁,共47頁，2024年2月25日，星期天7視差

●視差：

望遠鏡內(nèi)目標(biāo)像與十字絲分劃板未重合。

現(xiàn)象：觀測時，改變眼睛與目鏡的相對位置，十字絲與目標(biāo)的像有相對移動。消除視差的步驟：目鏡調(diào)焦，使十字絲最清晰；物鏡調(diào)焦，使目標(biāo)像最清晰，且無視差。第7頁,共47頁，2024年2月25日，星期天8水準(zhǔn)器圓水準(zhǔn)器靈敏度8/2mm用于儀器粗平

管水準(zhǔn)器靈敏度20/2mm用于儀器精平水準(zhǔn)器第8頁,共47頁，2024年2月25日，星期天9水準(zhǔn)器分圓形和管形兩種管水準(zhǔn)器是個玻璃容器，其縱剖面上內(nèi)側(cè)呈圓弧形?？虅澗€對稱中點處的切線就是水準(zhǔn)管軸?！皻馀菥又小奔此疁?zhǔn)管軸水平。圓水準(zhǔn)器是個玻璃容器，上面有同心圓的刻劃。上蓋的內(nèi)表面是圓球形，同心圓圓心處的曲率半徑就是圓水準(zhǔn)器的軸?！皻馀菥又小奔此疁?zhǔn)器的軸垂直。水準(zhǔn)管圓水準(zhǔn)器軸第9頁,共47頁，2024年2月25日，星期天10

水準(zhǔn)管的精度：管子內(nèi)壁光滑，液體與內(nèi)壁的附著力小，則氣泡對傾斜反映的靈敏度高曲率半徑大，格值小則精度高氣泡長，兩端清晰，讀數(shù)誤差小則精度高格值是相鄰分劃線之間的弧所對的圓心角。設(shè)弧長為2毫米，曲率半徑為R毫米，則格值一般秒第10頁,共47頁，2024年2月25日，星期天11符合棱鏡系統(tǒng)把水準(zhǔn)氣泡兩端成象在一起便于觀察。若直接用肉眼觀察則因為玻璃有厚度，斜視時會產(chǎn)生視差要同時觀察氣泡的兩端才能判斷氣泡是否居中用符合棱鏡系統(tǒng)觀察，可以避免上述缺點。判斷“氣泡居中”的精度約可提高一倍。觀察窗第11頁,共47頁，2024年2月25日，星期天12三、水準(zhǔn)儀的使用1.安置：用連接螺旋把儀器固定在三腳架上2、粗平：使三腳架架頭大致水平;轉(zhuǎn)動腳螺旋使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中3、瞄準(zhǔn)調(diào)節(jié)目鏡：照準(zhǔn)明亮的物體（如白色的墻）調(diào)節(jié)目鏡使之適合自己的視力（十字絲最清晰）；粗瞄準(zhǔn)：轉(zhuǎn)動儀器，利用望遠鏡外殼上的準(zhǔn)星瞄準(zhǔn)目標(biāo)；精確瞄準(zhǔn)：轉(zhuǎn)動調(diào)焦螺旋使目標(biāo)象清晰，直至無“視差”。用微動螺旋慢慢轉(zhuǎn)動望遠鏡，直至精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)為止（十字絲的縱絲靠近水準(zhǔn)尺）4、精平用微傾螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中（符合氣泡符合）5、讀數(shù)用十字絲的橫絲在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)（先讀毫米數(shù)，然后米，分米，厘米數(shù)。每次讀四位數(shù)，“0”也是必須記錄的數(shù)字。）第12頁,共47頁，2024年2月25日，星期天13水準(zhǔn)管的校正螺絲像片圓水準(zhǔn)管腳螺旋2.粗平用連接螺旋把儀器固定在三腳架上，固定兩個腳架，動第三個腳架，使三腳架架頭大致水平;轉(zhuǎn)動腳使螺旋圓水準(zhǔn)器的氣泡居中第13頁,共47頁，2024年2月25日，星期天142、粗平（左手拇指法則）第14頁,共47頁，2024年2月25日，星期天15物鏡的作用：把目標(biāo)成象（拉近）。目鏡的作用：把十字絲（和目標(biāo)象）放大。十字絲固定不動。為了讓儀器適用于不同視力的人，目鏡可以前后調(diào)節(jié)，稱為目鏡調(diào)焦。調(diào)焦鏡的作用：使遠近不同的目標(biāo)都能成象于十字絲面上。移動調(diào)焦鏡稱為物鏡調(diào)焦。視差：如果目標(biāo)象沒有落在十字絲面上，則當(dāng)觀測員的眼睛上下左右移動時，會感到目標(biāo)象與十字絲之間有相對錯動。這種現(xiàn)象稱為視差。視差影響瞄準(zhǔn)的精度。物鏡調(diào)焦可以消除視差。3、瞄準(zhǔn)第15頁,共47頁，2024年2月25日，星期天16水準(zhǔn)管的校正螺絲像片目鏡缺口第16頁,共47頁，2024年2月25日，星期天17視差

●視差：

望遠鏡內(nèi)目標(biāo)像與十字絲分劃板未重合。

現(xiàn)象：觀測時，改變眼睛與目鏡的相對位置，十字絲與目標(biāo)的像有相對移動。消除視差的步驟：目鏡調(diào)焦，使十字絲最清晰；物鏡調(diào)焦，使目標(biāo)像最清晰，且無視差。第17頁,共47頁，2024年2月25日，星期天18符合棱鏡系統(tǒng)把水準(zhǔn)氣泡兩端成象在一起便于觀察。若直接用肉眼觀察則因為玻璃有厚度，斜視時會產(chǎn)生視差要同時觀察氣泡的兩端才能判斷氣泡是否居中用符合棱鏡系統(tǒng)觀察，可以避免上述缺點。判斷“氣泡居中”的精度約可提高一倍。觀察窗4、精平第18頁,共47頁，2024年2月25日，星期天19普通水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺的分劃不是線劃式而是區(qū)格式的。區(qū)格的邊緣是分劃的位置，區(qū)格內(nèi)的小數(shù)“估讀”。區(qū)格式分劃便于從遠處觀察并讀數(shù)。5、讀數(shù)第19頁,共47頁，2024年2月25日，星期天20

bc瞄準(zhǔn)與讀數(shù)水準(zhǔn)測量的瞄準(zhǔn)與讀數(shù)adb

a0.7256.2521.533第20頁,共47頁，2024年2月25日，星期天21自動安平水準(zhǔn)儀原圖四、自動安平水準(zhǔn)儀（一）自動安平水準(zhǔn)儀的特點1、沒有水準(zhǔn)管和微傾螺旋；望遠鏡和支架連成一體2、測量時，只需粗平第21頁,共47頁，2024年2月25日，星期天22自動安平水準(zhǔn)儀原圖四、自動安平水準(zhǔn)儀（二）自動安平水準(zhǔn)儀基本原理第22頁,共47頁，2024年2月25日，星期天232.自動安平補償器結(jié)構(gòu)自動安平補償器結(jié)構(gòu)第23頁,共47頁，2024年2月25日，星期天24兩個擺動棱鏡的補償器兩個直角棱鏡是補償器的擺動部分。鏡筒傾斜時水平光線與其豎平面不正交，從而使光線在棱鏡系統(tǒng)中產(chǎn)生折射，最后把水平光線導(dǎo)至十字絲中心。第24頁,共47頁，2024年2月25日，星期天25Koni007自動安平水準(zhǔn)儀ZeissKoni007自動安平水準(zhǔn)儀第25頁,共47頁，2024年2月25日，星期天26§

6-2水準(zhǔn)儀的檢驗與校正(一)水準(zhǔn)儀的主要軸線望遠鏡視準(zhǔn)軸

水準(zhǔn)管軸縱軸圓水準(zhǔn)軸一、水準(zhǔn)儀的主要軸線及滿足的條件：第26頁,共47頁，2024年2月25日，星期天27視準(zhǔn)軸：十字絲分劃中心與物鏡光心的連線。水準(zhǔn)管軸:經(jīng)過水準(zhǔn)管零點的切線縱軸:儀器旋轉(zhuǎn)軸圓水準(zhǔn)軸:經(jīng)過圓水準(zhǔn)管零點的法線一、水準(zhǔn)儀的主要軸線及滿足的條件第27頁,共47頁，2024年2月25日，星期天28一、水準(zhǔn)儀的主要軸線及滿足的條件(二)水準(zhǔn)儀滿足的條件）圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器縱軸L′L′∥VV）十字絲的橫絲垂直于縱軸

）水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸LL∥CCL′L′∥VVLL∥CC第28頁,共47頁，2024年2月25日，星期天29二、水準(zhǔn)儀檢驗與校正（一）圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器縱軸的檢驗與校正誤差的影響：不影響讀數(shù)，但使縱軸傾斜，影響操作速度1、檢驗：（如何發(fā)現(xiàn)誤差？）a)以圓水準(zhǔn)器為準(zhǔn)（氣泡居中）安置儀器的縱軸b)把儀器連帶水準(zhǔn)器繞縱軸旋轉(zhuǎn)180度。如果氣泡仍然居中，則水準(zhǔn)器軸平行儀器縱軸。否則，水準(zhǔn)器軸不平行儀器縱軸。第29頁,共47頁，2024年2月25日，星期天30二、水準(zhǔn)儀檢驗與校正（一）圓水準(zhǔn)器軸平行于儀器縱軸的檢驗與校正1、檢驗：（如何發(fā)現(xiàn)誤差？）a)以圓水準(zhǔn)器為準(zhǔn),整平儀器（氣泡居中）b)把儀器連帶水準(zhǔn)器繞縱軸旋轉(zhuǎn)180度。如果氣泡仍然居中，則水準(zhǔn)器軸平行儀器縱軸。否則，水準(zhǔn)器軸不平行儀器縱軸。第30頁,共47頁，2024年2月25日，星期天312、校正：（如何減少誤差？）（氣泡移動量一半所表示的傾斜度就是縱軸的傾斜度。）動校正螺絲，使氣泡返回移動量的一半。重復(fù)上述檢驗和校正一二次，使這誤差盡可能小。L′V第31頁,共47頁，2024年2月25日，星期天32(二)十字絲的橫絲垂直于縱軸1、檢驗：用圓水準(zhǔn)器使縱軸垂直后，用十字絲的橫絲照準(zhǔn)某一清晰目標(biāo)。用微動螺旋轉(zhuǎn)動望遠鏡，如果十字絲的橫絲一直不離開目標(biāo)，則無誤差。否則要校正。2、校正：松開十字絲的固定螺絲，轉(zhuǎn)動十字絲。第32頁,共47頁，2024年2月25日，星期天33(三)水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸影響：如果水準(zhǔn)管軸不平行視準(zhǔn)軸（其夾角為)，則讀數(shù)誤差有則此誤差對高差的影響為檢驗：在正常視線長2倍的兩端固定兩根水準(zhǔn)尺，其間距為2S。儀器架于中點，測量兩端點的高差作為標(biāo)準(zhǔn)值把儀器移至一個端點，再測量兩端點的高差

第33頁,共47頁，2024年2月25日，星期天34(三)水準(zhǔn)管軸不平行視準(zhǔn)軸如果h2=h

表明水準(zhǔn)管軸不平行視準(zhǔn)軸，引起遠尺上讀數(shù)有誤差，以至h2有誤差。至于近尺上的讀數(shù)，由于距離很小，受水準(zhǔn)管軸不平行視準(zhǔn)軸誤差的影響很小。校正：轉(zhuǎn)動傾斜螺旋，使望遠鏡視準(zhǔn)軸對準(zhǔn)遠尺正確的讀數(shù)。這時水準(zhǔn)管軸隨著也傾斜了。用水準(zhǔn)管的校正螺絲使氣泡重新居中。第34頁,共47頁，2024年2月25日，星期天35水準(zhǔn)管的校正螺絲像片水準(zhǔn)管的一端水準(zhǔn)管的校正螺絲第35頁,共47頁，2024年2月25日，星期天36（2）校正3（2）校正方法1：校正水準(zhǔn)管a.計算A尺水平視線讀數(shù)：a2'=b2+hb.轉(zhuǎn)動微傾螺旋，使橫絲瞄準(zhǔn)讀數(shù)a2’：CC水平

c.校正水準(zhǔn)管氣泡居中：LL水平（LL//CC）

d.重復(fù)檢驗直至符合要求。第36頁,共47頁，2024年2月25日，星期天37方法2：校正十字絲環(huán)2134十字絲環(huán)校正螺絲十字絲環(huán)校正螺絲方法2：校正十字絲b.調(diào)整十字絲環(huán)上、下校正螺絲，使橫絲對準(zhǔn)讀數(shù)a2‘即

CC水平，從而LL//CC。a.保持水準(zhǔn)管氣泡居中即LL水平；卸下望遠鏡目鏡罩第37頁,共47頁，2024年2月25日，星期天38水準(zhǔn)管的校正螺絲像片望遠鏡目鏡罩第38頁,共47頁，2024年2月25日，星期天39（一）精密水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺：因瓦鋼+分劃式§6-3精密水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀一、精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺第39頁,共47頁，2024年2月25日，星期天40§6-3精密水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀格值小(τ=7~10″)，氣泡長、大，符合精度高；望遠鏡放大倍率高（30×→40×），瞄準(zhǔn)精度高（≈15″/V）微動螺絲精細(xì)，望遠鏡微傾對高度的影響小……（二）精密水準(zhǔn)儀讀數(shù)：瞄準(zhǔn)+平行玻璃板+測微分劃尺第40頁,共47頁，2024年2月25日，星期天41精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺水準(zhǔn)尺：因瓦鋼+分劃式讀數(shù)：瞄準(zhǔn)+平行玻璃板+測微分劃