自动安平水准仪的构造设计优化

图2-3-1所示为DSZ3型自动安平水准仪，其是一种操作比较方便，有利于提高观测速度的仪器。其主要由望远镜、圆水准器和基座等部分组成。

图2-3-1　DSZ3型自动安平水准仪

1—脚螺旋；2—圆水准器；3—瞄准器；4—目镜对光螺旋；
5—物镜对光螺旋；6—水平微动螺旋；7—补偿器检查按钮；8—物镜

1.望远镜

图2-3-2　DSZ3自动安平水准仪结构剖面图

1—物镜；2—物镜对光螺旋；3—直角棱镜；4—屋脊棱镜；
5—直角镜；6—十字丝分划板；7—目镜；8—阻尼器

自动安平水准仪的望远镜是用来瞄准水准尺并读数的。其主要由物镜、目镜、对光螺旋、十字丝分划板和补偿器等组成。图2-3-2所示为DSZ3自动安平水准仪结构剖面图。物镜的作用是使远处的目标在望远镜的焦距内形成一个倒立的、缩小的实像，当目标处在不同距离时，可调节对光螺旋，使成像始终落在十字丝分划板上，这时，十字丝和物像同时被目镜放大为虚像，以便观测者利用十字丝来瞄准目标。当十字丝的交点瞄准到目标上某一点时，该目标点即在十字丝交点与物镜光心的连线上，这条线称为视准轴，用CC表示，也称为视线。

当视准轴水平时在水准尺上读数为ɑ，如图2-3-3（a）所示；当视准轴倾斜了一个角度α时，如图2-3-3（b）所示，读数为ɑ′。为了使十字丝横丝的读数仍为视准轴水平时的读数ɑ，在物镜对光螺旋和十字丝分划板之间安装一个补偿器，通过望远镜光心的水平视线经过补偿器的光学元件后偏转一个β角，仍能成像于十字丝中心。这个补偿器是由固定在望远镜上的屋脊棱镜及用金属丝悬吊的两块直角棱镜组成的。当望远镜倾斜时，直角棱镜在重力摆的作用下与望远镜相反偏转运动，由于阻尼器的作用，其很快会静止下来。

图2-3-3　DSZ3自动安平水准仪原理图(www.xing528.com)

（a）视准轴水平；（b）视准轴倾斜补偿

十字丝分划板是用刻有十字丝的平面玻璃制成，安装在十字丝环上，再用固定螺钉固定在望远镜筒内，如图2-3-4所示。

图2-3-4　十字丝分划板装置

2.圆水准器

自动安平水准仪与微倾水准仪相比，没有水准管只有圆水准器。圆水准器是由玻璃制成的，呈圆柱状，如图2-3-5所示，里面装有酒精和乙醚的混合液，其上部的内表面为一个半径为R的圆球面，中央刻有一个小圆圈，它的圆心O是圆水准器的零点，通过零点和球心的连线（O点的法线）L′L′，称为圆水准器轴。当气泡居中时，圆水准器轴即处于铅垂位置。圆水准器的分划值一般为5′～10′/（2mm），灵敏度低，只能用于粗略整平仪器，使水准仪的纵轴大致处于铅垂位置。

图2-3-5　圆水准器

3.基座

基座的作用是用来支撑仪器上部，并通过连接螺旋将仪器与三脚架连接。基座有三个可以升降的脚螺旋，转动脚螺旋可以使圆水准器的气泡居中，将仪器粗略整平。