DS3型水准仪详解

水准测量使用的仪器称为水准仪，水准仪全称为大地测量水准仪，按精度分为DS05、DS1、DS3、DS10等几个等级。D、S分别为“大地测量”、“水准仪”的汉语拼音第一个字母，下标数值表示仪器的精度，即每公里往返测高差中数的偶然中误差分别不超过0.5mm、1mm、3mm、10mm。DS05和DS1为精密水准仪，主要用于国家一等、二等水准测量和精密水准测量；DS3和DS10为普通水准仪，用于一般的工程建设测量和三等、四等水准测量。本章着重介绍DS3型水准仪。

图2.2是我国生产的DS3型水准仪的外貌和各部分名称。DS3型水准仪主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。

图2.2　DS3型微倾水准仪

1—准星；2—缺口；3—物镜；4—物镜调焦螺旋；5—目镜；6—目镜调焦螺旋；7—管水准器；8—微倾螺旋；9—管水准器气泡观察窗；10—圆水准器；11—圆水准器校正螺旋；12—水平制动螺旋；13—水平微动螺旋；14—脚螺旋

2.2.1.1　望远镜

望远镜的作用是提供一条照准目标的视线。主要用于照准目标并在水准尺上读数。如图2.2所示。望远镜是由物镜、目镜、十字丝分划板、物镜调焦螺旋及目镜调焦螺旋组成。望远镜具有一定的放大倍数。DS3 型水准仪望远镜的放大率一般不低于28 倍。根据调焦方式不同，望远镜又分为外调焦望远镜和内调焦望远镜两种，现在我们使用的大多是内调焦望远镜。

物镜和目镜多采用复合透镜组，十字丝分划板上面刻有相互垂直的细线，称为十字丝。如图2.3 所示，中间横的一条称为中丝（或横丝），与中丝平行的上、下两根短丝，一根叫上丝，一根叫下丝，统称为视距丝，用来测量仪器和目标之间的距离。

十字丝交点与物镜光心的连线称为视准轴。视准轴是水准测量中用来读数的视线。图2.4是望远镜构造图。

图2.3　十字丝分划板

图2.4　望远镜构造

2.2.1.2　水准器

水准器是用来衡量视准轴是否水平或仪器竖轴是否铅直的装置。水准器有水准管（又叫管水准器）和圆水准器两种。水准管是用来指示视准轴是否水平；圆水准器是用来指示竖轴是否竖直。

1.水准管

图2.5　水准管(www.xing528.com)

水准管也叫管水准器，是纵向内壁琢磨成圆弧形的封闭玻璃管，管内装满酒精和乙醚的混合液，装满后封闭加热玻璃管，待其冷却后，在管内就形成一个小气泡。由于气体比液体轻，所以气泡总是在最高点。如图2.5 所示。

水准管圆弧形表面上刻有2mm 间隔的分划线，分划线的中心O 是水准管圆弧的中点，称为水准管的零点。通过零点与圆弧相切的直线LL，称为水准管轴。当气泡中心与零点重合时，称气泡居中，这时水准管轴LL 一定处于水平位置。若气泡不居中，则水准管轴处于倾斜位置。

水准管上2mm的弧长所对的圆心角值称为水准管分划值，一般用τ表示。水准管的分划值即是气泡每移动一格时，水准管轴所倾斜的角值。

即为：

式中 τ——水准管的分划值，（″）；

R——水准管圆弧的半径，mm；

ρ——弧度的秒值，ρ＝206265″。

水准管分划值的大小反映了仪器整平精度的高低。由式（2.5）可以看出：水准管半径愈大，分划值愈小，灵敏度（整平仪器的精度）就越高，灵敏度愈高，使仪器居中也愈费时。DS3 型水准仪的水准管分划值为20″／2mm。

图2.6　符合水准器影像

图2.7　圆水准器

为了提高水准管气泡居中的精度，微倾式水准仪在水准管的上方安装一组符合棱镜，通过棱镜的反射作用，把气泡两端的影像折射到望远镜旁的观察窗内。如图2.6 所示。当气泡两端的影像吻合时，表示气泡居中，若两端影像错开，则表示气泡不居中，可转动微倾螺旋使气泡影像吻合。这种水准器称为符合水准器。

2.圆水准器

如图2.7所示，圆水准器是一封闭的玻璃圆盒，顶面的玻璃内表面研磨成球面，球面中央有一个圆圈。其圆心称为圆水准器的零点。零点与球心的连线，称为圆水准器轴。当气泡居中时，圆水准器轴就处于铅直位置。圆水准器的分划值是指气泡中心偏离零点2mm时轴线所倾斜的角值。DS3 型水准仪圆水准器分划值一般为8′／2～10′／2mm。由于圆水准器顶面内壁曲率半径较小，灵敏度较低，只能用于仪器的粗略整平。

2.2.1.3　基座

基座是支撑仪器的上部并与三脚架连接。主要由轴座、脚螺旋、底板和三角压板组成。