常見水準(zhǔn)儀的儀器原理解析

計量校準(zhǔn)在未知兩點間，擺開三腳架，從儀器箱取出水準(zhǔn)儀安放在三腳架上，利用三個機(jī)座螺絲調(diào)平，使圓氣泡居中，跟著調(diào)平管水準(zhǔn)器。水平制動手輪是調(diào)平的，在水平鏡內(nèi)通過三角棱鏡反射，水平重合，就是平水。

將望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)未知點

（1）上的塔尺，再次調(diào)平管水平器重合，讀出塔尺的讀數(shù)（后視），把望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)到未知點

（2）的塔尺，調(diào)整管水平器，讀出塔尺的讀數(shù)（前視），記到記錄本上。 

微傾水準(zhǔn)儀

借助于微傾螺旋獲得水平視線的一種常用水準(zhǔn)儀。

作業(yè)時先用圓水準(zhǔn)器將儀器粗略整平，每次讀數(shù)前再借助微傾螺旋，使符合水準(zhǔn)器在豎直面內(nèi)俯仰，直到符合水準(zhǔn)氣泡精確居中，使視線水平。微傾的精密水準(zhǔn)儀同普通水準(zhǔn)儀比較，前者管水準(zhǔn)器的分劃值小、靈敏度高，望遠(yuǎn)鏡的放大倍率大，明亮度強(qiáng)，儀器結(jié)構(gòu)堅固，特別是望遠(yuǎn)鏡與管水準(zhǔn)器之間的聯(lián)接牢固,裝有光學(xué)測微器，并配有精密水準(zhǔn)標(biāo)尺，以提高讀數(shù)精度。

中國生產(chǎn)的微傾式精密水準(zhǔn)儀，其望遠(yuǎn)鏡放大倍率為40倍,管水準(zhǔn)器分劃值為10″/2毫米，光學(xué)測微器小讀數(shù)為0.05毫米，望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)部分、管水準(zhǔn)器和光學(xué)測微器都共同安裝在防熱罩內(nèi)。

自動安平

借助于自動安平補(bǔ)償器獲得水平視線的一種水準(zhǔn)儀。

它的特點主要是當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線有微量傾斜時，計量校準(zhǔn)補(bǔ)償器在重力作用下對望遠(yuǎn)鏡作相對移動,從而能自動而迅速地獲得視線水平時的標(biāo)尺讀數(shù)。

補(bǔ)償?shù)幕驹硎牵寒?dāng)望遠(yuǎn)鏡視線水平時，與物鏡主點同高的水準(zhǔn)標(biāo)尺上物點P構(gòu)成的像點Z0應(yīng)落在十字絲交點Z上。

當(dāng)望遠(yuǎn)鏡對水平線傾斜一小角α后，十字絲交點Z向上移動，但像點Z0仍在原處，這樣即產(chǎn)生一讀數(shù)差Z0Z。

當(dāng)很小時可以認(rèn)為Z0Z 的間距為α×f′（f′為物鏡焦距），這時可在光路中K點裝一補(bǔ)償器，使光線產(chǎn)生屈折角β，在滿足α×f′;=β×S0（S0為補(bǔ)償器至十字絲中心的距離，即KZ）的條件下，像Z0就落在Z點上；或使十字絲自動對儀器作反方向擺動，十字絲交點Z落在Z0點上。

如光路中不采用光線屈折而采用平移時，只要平移量等于Z0Z，則十字絲交點Z落在像點Z0上，也同樣能達(dá)到Z0和Z重合的目的。

自動安平補(bǔ)償器按結(jié)構(gòu)可分為活動物鏡、活動十字絲和懸掛棱鏡等多種。

補(bǔ)償裝置都有一個"擺"，計量校準(zhǔn)當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線略有傾斜時，補(bǔ)償元件將產(chǎn)生擺動，為使"擺"的擺動能盡快地得到穩(wěn)定，必須裝一空氣阻尼器或磁力阻尼器。

這種儀器較微傾水準(zhǔn)儀工效高、精度穩(wěn)定，尤其在多風(fēng)和氣溫變化大的地區(qū)作業(yè)更為顯著。

激光水準(zhǔn)儀

利用激光束代替人工讀數(shù)的一種水準(zhǔn)儀。將激光器發(fā)出的激光束導(dǎo)入望遠(yuǎn)鏡筒內(nèi)，使其沿視準(zhǔn)軸方向射出水平激光束。

利用激光的單色性和相干性，可在望遠(yuǎn)鏡物鏡前裝配一塊具有一定遮光圖案的玻璃片或金屬片，即波帶板，使之所生衍射干涉。經(jīng)過望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦，在波帶板的調(diào)焦范圍內(nèi)，獲得一明亮而精細(xì)的十字型或圓形的激光光斑，從而更精確地照準(zhǔn)目標(biāo)。

如在前、后水準(zhǔn)標(biāo)尺上配備能自動跟蹤的光電接收靶，即可進(jìn)行水準(zhǔn)測量。

在施工測量和大型構(gòu)件裝配中，常用激光水準(zhǔn)儀建立水平面或水平線。

數(shù)字水準(zhǔn)儀是目前先進(jìn)的水準(zhǔn)儀，配合專門的條碼水準(zhǔn)尺，通過儀器中內(nèi)置的數(shù)字成像系統(tǒng)，自動獲取水準(zhǔn)尺的條碼讀數(shù)，不再需要人工讀數(shù)。

這種儀器可大大降低測繪作業(yè)勞動強(qiáng)度，避免人為的主觀讀數(shù)誤差，提高測量精度和效率。

電子水準(zhǔn)儀

電子水準(zhǔn)儀又稱數(shù)字水準(zhǔn)儀，它是在自動安平水準(zhǔn)儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。

它采用條碼標(biāo)尺，各廠家標(biāo)尺編碼的條碼圖案不相同，不能互換使用。

2013年前照準(zhǔn)標(biāo)尺和調(diào)焦仍需目視進(jìn)行。

人工完成照準(zhǔn)和調(diào)焦之后，標(biāo)尺條碼一方面被成象在望遠(yuǎn)鏡分化板上，供目視觀測，另一方面通過望遠(yuǎn)鏡的分光鏡，標(biāo)尺條碼又被成象在光電傳感器（又稱探測器）上，即線陣CCD器件上，供電子讀數(shù)。

因此，如果使用傳統(tǒng)水準(zhǔn)標(biāo)尺，電子水準(zhǔn)儀又可以象普通自動安平水準(zhǔn)儀一樣使用。

不過這時的測量精度低于電子測量的精度。

特別是精密電子水準(zhǔn)儀，由于沒有光學(xué)測微器，當(dāng)成普通自動安平水準(zhǔn)儀使用時，其精度更低。

當(dāng)前電子水準(zhǔn)儀采用了原理上相差較大的三種自動電子讀數(shù)方法：

1）相關(guān)法（徠卡NA3002/3003）

2) 幾何法（蔡司DiNi10/20）

3) 相位法（拓普康DL101C/102C）