水准仪及水准标尺

关于水准仪及水准标尺12一.水准测量的仪器与工具§

6-1

水准尺和的水准仪一.水准尺、尺垫

直尺：双面(黑、红)水准尺，尺常数4.687m、4.787m，用于三等以下水准路线测量。塔尺：可伸缩，伸足为3米、

5米，用于一般工程测量。尺垫：转点立尺用。第2页,共47页，2024年2月25日，星期天32.水准仪二.水准仪等级(精度系列)：

DS05DS1DS3DS10

型号下标：毫米数，表示

1公里往、返测量的高差平均值的中误差(由于仪器引起的)。构造：望远镜水准器支架基座S3水准仪外型第3页,共47页，2024年2月25日，星期天4一般的望远镜只需望远，不需瞄准。所以有物镜，目镜（加调焦镜）即可。测量望远镜要能瞄准。所以要有十字丝。目标的象与十字丝重合即瞄准。第4页,共47页，2024年2月25日，星期天5望远镜与视差望远镜与视差●测量望远镜及十字丝上丝下丝竖丝横丝望远镜的十字丝第5页,共47页，2024年2月25日，星期天6视准轴：十字丝分划中心与物镜光心的连线。物镜的作用：把目标成象（拉近）。目镜的作用：把十字丝（和目标象）放大。十字丝固定不动。为了让仪器适用于不同视力的人，目镜可以前后调节，称为目镜调焦。调焦镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字丝面上。移动调焦镜称为物镜调焦。视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当观测员的眼睛上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有相对错动。这种现象称为视差。视差影响瞄准的精度。物镜调焦可以消除视差。测量望远镜第6页,共47页，2024年2月25日，星期天7视差

●视差：

望远镜内目标像与十字丝分划板未重合。

现象：观测时，改变眼睛与目镜的相对位置，十字丝与目标的像有相对移动。消除视差的步骤：目镜调焦，使十字丝最清晰；物镜调焦，使目标像最清晰，且无视差。第7页,共47页，2024年2月25日，星期天8水准器圆水准器灵敏度8/2mm用于仪器粗平

管水准器灵敏度20/2mm用于仪器精平水准器第8页,共47页，2024年2月25日，星期天9水准器分圆形和管形两种管水准器是个玻璃容器，其纵剖面上内侧呈圆弧形。刻划线对称中点处的切线就是水准管轴。“气泡居中”即水准管轴水平。圆水准器是个玻璃容器，上面有同心圆的刻划。上盖的内表面是圆球形，同心圆圆心处的曲率半径就是圆水准器的轴。“气泡居中”即水准器的轴垂直。水准管圆水准器轴第9页,共47页，2024年2月25日，星期天10

水准管的精度：管子内壁光滑，液体与内壁的附着力小，则气泡对倾斜反映的灵敏度高曲率半径大，格值小则精度高气泡长，两端清晰，读数误差小则精度高格值是相邻分划线之间的弧所对的圆心角。设弧长为2毫米，曲率半径为R毫米，则格值一般秒第10页,共47页，2024年2月25日，星期天11符合棱镜系统把水准气泡两端成象在一起便于观察。若直接用肉眼观察则因为玻璃有厚度，斜视时会产生视差要同时观察气泡的两端才能判断气泡是否居中用符合棱镜系统观察，可以避免上述缺点。判断“气泡居中”的精度约可提高一倍。观察窗第11页,共47页，2024年2月25日，星期天12三、水准仪的使用1.安置：用连接螺旋把仪器固定在三脚架上2、粗平：使三脚架架头大致水平;转动脚螺旋使圆水准器的气泡居中3、瞄准调节目镜：照准明亮的物体（如白色的墙）调节目镜使之适合自己的视力（十字丝最清晰）；粗瞄准：转动仪器，利用望远镜外壳上的准星瞄准目标；精确瞄准：转动调焦螺旋使目标象清晰，直至无“视差”。用微动螺旋慢慢转动望远镜，直至精确瞄准目标为止（十字丝的纵丝靠近水准尺）4、精平用微倾螺旋使水准管气泡居中（符合气泡符合）5、读数用十字丝的横丝在水准尺上读数（先读毫米数，然后米，分米，厘米数。每次读四位数，“0”也是必须记录的数字。）第12页,共47页，2024年2月25日，星期天13水准管的校正螺丝像片圆水准管脚螺旋2.粗平用连接螺旋把仪器固定在三脚架上，固定两个脚架，动第三个脚架，使三脚架架头大致水平;转动脚使螺旋圆水准器的气泡居中第13页,共47页，2024年2月25日，星期天142、粗平（左手拇指法则）第14页,共47页，2024年2月25日，星期天15物镜的作用：把目标成象（拉近）。目镜的作用：把十字丝（和目标象）放大。十字丝固定不动。为了让仪器适用于不同视力的人，目镜可以前后调节，称为目镜调焦。调焦镜的作用：使远近不同的目标都能成象于十字丝面上。移动调焦镜称为物镜调焦。视差：如果目标象没有落在十字丝面上，则当观测员的眼睛上下左右移动时，会感到目标象与十字丝之间有相对错动。这种现象称为视差。视差影响瞄准的精度。物镜调焦可以消除视差。3、瞄准第15页,共47页，2024年2月25日，星期天16水准管的校正螺丝像片目镜缺口第16页,共47页，2024年2月25日，星期天17视差

●视差：

望远镜内目标像与十字丝分划板未重合。

现象：观测时，改变眼睛与目镜的相对位置，十字丝与目标的像有相对移动。消除视差的步骤：目镜调焦，使十字丝最清晰；物镜调焦，使目标像最清晰，且无视差。第17页,共47页，2024年2月25日，星期天18符合棱镜系统把水准气泡两端成象在一起便于观察。若直接用肉眼观察则因为玻璃有厚度，斜视时会产生视差要同时观察气泡的两端才能判断气泡是否居中用符合棱镜系统观察，可以避免上述缺点。判断“气泡居中”的精度约可提高一倍。观察窗4、精平第18页,共47页，2024年2月25日，星期天19普通水准尺水准尺的分划不是线划式而是区格式的。区格的边缘是分划的位置，区格内的小数“估读”。区格式分划便于从远处观察并读数。5、读数第19页,共47页，2024年2月25日，星期天20

bc瞄准与读数水准测量的瞄准与读数adb

a0.7256.2521.533第20页,共47页，2024年2月25日，星期天21自动安平水准仪原图四、自动安平水准仪（一）自动安平水准仪的特点1、没有水准管和微倾螺旋；望远镜和支架连成一体2、测量时，只需粗平第21页,共47页，2024年2月25日，星期天22自动安平水准仪原图四、自动安平水准仪（二）自动安平水准仪基本原理第22页,共47页，2024年2月25日，星期天232.自动安平补偿器结构自动安平补偿器结构第23页,共47页，2024年2月25日，星期天24两个摆动棱镜的补偿器两个直角棱镜是补偿器的摆动部分。镜筒倾斜时水平光线与其竖平面不正交，从而使光线在棱镜系统中产生折射，最后把水平光线导至十字丝中心。第24页,共47页，2024年2月25日，星期天25Koni007自动安平水准仪ZeissKoni007自动安平水准仪第25页,共47页，2024年2月25日，星期天26§

6-2水准仪的检验与校正(一)水准仪的主要轴线望远镜视准轴

水准管轴纵轴圆水准轴一、水准仪的主要轴线及满足的条件：第26页,共47页，2024年2月25日，星期天27视准轴：十字丝分划中心与物镜光心的连线。水准管轴:经过水准管零点的切线纵轴:仪器旋转轴圆水准轴:经过圆水准管零点的法线一、水准仪的主要轴线及满足的条件第27页,共47页，2024年2月25日，星期天28一、水准仪的主要轴线及满足的条件(二)水准仪满足的条件）圆水准器轴平行于仪器纵轴L´L´∥VV）十字丝的横丝垂直于纵轴

）水准管轴平行于视准轴LL∥CCL´L´∥VVLL∥CC第28页,共47页，2024年2月25日，星期天29二、水准仪检验与校正（一）圆水准器轴平行于仪器纵轴的检验与校正误差的影响：不影响读数，但使纵轴倾斜，影响操作速度1、检验：（如何发现误差？）a)以圆水准器为准（气泡居中）安置仪器的纵轴b)把仪器连带水准器绕纵轴旋转180度。如果气泡仍然居中，则水准器轴平行仪器纵轴。否则，水准器轴不平行仪器纵轴。第29页,共47页，2024年2月25日，星期天30二、水准仪检验与校正（一）圆水准器轴平行于仪器纵轴的检验与校正1、检验：（如何发现误差？）a)以圆水准器为准,整平仪器（气泡居中）b)把仪器连带水准器绕纵轴旋转180度。如果气泡仍然居中，则水准器轴平行仪器纵轴。否则，水准器轴不平行仪器纵轴。第30页,共47页，2024年2月25日，星期天312、校正：（如何减少误差？）（气泡移动量一半所表示的倾斜度就是纵轴的倾斜度。）动校正螺丝，使气泡返回移动量的一半。重复上述检验和校正一二次，使这误差尽可能小。L´V第31页,共47页，2024年2月25日，星期天32(二)十字丝的横丝垂直于纵轴1、检验：用圆水准器使纵轴垂直后，用十字丝的横丝照准某一清晰目标。用微动螺旋转动望远镜，如果十字丝的横丝一直不离开目标，则无误差。否则要校正。2、校正：松开十字丝的固定螺丝，转动十字丝。第32页,共47页，2024年2月25日，星期天33(三)水准管轴平行于视准轴影响：如果水准管轴不平行视准轴（其夹角为)，则读数误差有则此误差对高差的影响为检验：在正常视线长2倍的两端固定两根水准尺，其间距为2S。仪器架于中点，测量两端点的高差作为标准值把仪器移至一个端点，再测量两端点的高差

第33页,共47页，2024年2月25日，星期天34(三)水准管轴不平行视准轴如果h2=h

表明水准管轴不平行视准轴，引起远尺上读数有误差，以至h2有误差。至于近尺上的读数，由于距离很小，受水准管轴不平行视准轴误差的影响很小。校正：转动倾斜螺旋，使望远镜视准轴对准远尺正确的读数。这时水准管轴随着也倾斜了。用水准管的校正螺丝使气泡重新居中。第34页,共47页，2024年2月25日，星期天35水准管的校正螺丝像片水准管的一端水准管的校正螺丝第35页,共47页，2024年2月25日，星期天36（2）校正3（2）校正方法1：校正水准管a.计算A尺水平视线读数：a2'=b2+hb.转动微倾螺旋，使横丝瞄准读数a2’：CC水平

c.校正水准管气泡居中：LL水平（LL//CC）

d.重复检验直至符合要求。第36页,共47页，2024年2月25日，星期天37方法2：校正十字丝环2134十字丝环校正螺丝十字丝环校正螺丝方法2：校正十字丝b.调整十字丝环上、下校正螺丝，使横丝对准读数a2‘即

CC水平，从而LL//CC。a.保持水准管气泡居中即LL水平；卸下望远镜目镜罩第37页,共47页，2024年2月25日，星期天38水准管的校正螺丝像片望远镜目镜罩第38页,共47页，2024年2月25日，星期天39（一）精密水准尺水准尺：因瓦钢+分划式§6-3精密水准仪和电子水准仪一、精密水准仪和水准尺第39页,共47页，2024年2月25日，星期天40§6-3精密水准仪和电子水准仪格值小(τ=7~10″)，气泡长、大，符合精度高；望远镜放大倍率高（30×→40×），瞄准精度高（≈15″/V）微动螺丝精细，望远镜微倾对高度的影响小……（二）精密水准仪读数：瞄准+平行玻璃板+测微分划尺第40页,共47页，2024年2月25日，星期天41精密水准仪和水准尺水准尺：因瓦钢+分划式读数：瞄准+平行玻璃板+测微分划