儀器原理

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(diǎn)主要是當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線有微量傾斜時，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?當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線水平時，與物鏡主點(diǎn)同高的水準(zhǔn)標(biāo)尺上物點(diǎn)P構(gòu)成的像點(diǎn)Z0應(yīng)落在十字絲交點(diǎn)Z上。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡對水平線傾斜一小角α后，十字絲交點(diǎn)Z向上移動，但像點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)上;或使十字絲自動對儀器作反方向擺動，十字絲交點(diǎn)Z落在Z0點(diǎn)上。

水準(zhǔn)儀承試五級電力資質(zhì)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(diǎn)Z落在像點(diǎn)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"，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。

水準(zhǔn)儀承試五級電力資質(zhì)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*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)