水准仪的检验与校正方法及实践

1）水准仪轴线及相互间的几何关系

水准仪有四条主要轴线，仪器的竖轴VV，圆水准器轴L′L′，水准管轴LL，视准轴CC，如图3.35所示。一台合格的水准仪应该满足以下三个条件：

图3.35　微倾式水准仪轴线关系

①圆水准器轴L′L′应平行于仪器的竖轴VV；

②十字丝的中丝应垂直于仪器的竖轴VV；

③水准管轴LL应平行于视准轴CC。

2）水准仪的检验与校正

各轴线关系在仪器出厂前已经过严格检校，但是仪器在长时间的使用中受到震动、碰撞等原因的影响，造成某些部件松动，影响到仪器轴线的变化，从而使轴线不能满足应用条件，直接影响测量成果的质量。因此，在进行水准测量工作之前，应对仪器进行检验校正。

（1）圆水准器的检验与校正

通过这个检验，判断圆水准轴是否平行于仪器竖轴。当两轴平行时，圆水准气泡居中，竖轴处于铅垂位置，即L′L′∥VV。

安置好水准仪，转动脚螺旋使圆水准气泡居中，然后将仪器绕竖轴转180°，此时如果气泡居中，说明圆水准轴平行于竖轴；如果气泡偏向一边，说明水准轴不平行于竖轴，须校正。

校正时，转动脚螺旋，使气泡退回偏离中点的一半，然后用校正针旋转圆水准器底部的校正螺钉，使气泡完全居中。圆水准器的校正螺钉在水准器的底部，具体位置如图3.36所示。在拨动各校正螺旋时，应先稍微松动圆水准器底部的固定螺旋，旋进某个校正螺旋，气泡就会向对应的三个校正螺旋的方向移动。校正完毕，须记得将固定螺旋再拧紧。

图3.36　圆水准器校正螺钉

（2）十字丝横丝的检验与校正

当仪器整平后，竖轴处于铅垂位置，横丝应该是水平的，即横丝应垂直于竖轴。检校时，将横丝的一端对准远处一个明显标志，旋紧制动螺旋，转动微动螺旋，如果标志始终在横丝上移动，则说明横丝水平，如果离开横丝，应进行校正，如图3.37中的M点所示。

图3.37　十字丝中丝垂直于仪器的竖轴的检验

校正时，卸下目镜十字丝分划板间的外罩，如图3.38所示，用螺丝刀松开十字丝组的四个固定螺旋，按横丝倾斜的反方向转动十字丝组，再进行检验。如果M点始终在横丝上移动，则横丝已水平（纵丝自然铅垂）。最后转紧十字丝组固定螺旋，并旋上外罩。

（3）水准管轴平行于视准轴的检验与校正

检验方法如下：

①如图3.39所示，在C点处安置水准仪，注意C为AB的中点，用变动仪器高法，连续两次测出A，B两点的高差，若两次高差之差不超过3 mm，则取两次高差的平均值hAB作为最后结果。

②在离B点大约3 m的D点处安置水准仪，精平后读得B点尺上的读数为b2。根据b2和高差hAB算出A点尺上视线水平时的应读读数为：a′2=b2+hAB。

然后，瞄准A点水准尺，读出中丝的读数a2，如果a′2与a2相等，表示两轴平行；否则，存在i角，其角值为：

图3.38　十字丝横丝的校正螺旋

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图3.39　水准管轴平行于视准轴的检验

对于DS3型水准仪来说，i角值不得大于20″，或者a′2与a2相差不得大于3 mm；否则超限，则需要校正。

校正方法有两种：一是校正水准管法，二是校正十字丝法。

采用校正水准管法时，先计算出水平视线在A尺上的正确读数，a′2=b2+hAB，转动微倾螺旋，使横丝对准A点尺上正确读数。此时，视准轴水平，但水准管气泡不居中，用校正针线拨松水准管位于目镜一端的上下两个校正螺旋，使水准管两端的影像符合，如图3.40所示，即水准管轴处于水平位置。

图3.40　水准管轴校正螺旋

采用校正十字丝法时，使水准管气泡保持居中位置，旋下十字丝环外罩，转动十字丝的上下两个校正螺旋，十字丝的横丝会上下移动，当移动到横丝对准A尺的正确读数时，水准轴水平，即满足了水准管轴平行于视准轴的条件。

3）自动安平水准仪的检验与校正

自动安平水准仪的各轴线也应该满足下列条件：

①圆水准器轴L′L′应平行于仪器的竖轴VV；

②十字丝的中丝应垂直于仪器的竖轴VV；

③补偿器性能的检验；

④视准轴经过补偿后应与水平线一致。

前两项的检验和校正与微倾式水准仪相同，下面重点介绍后两项的检验与校正。

（1）补偿器性能的检验

自动安平水准仪的补偿器的作用：虽然视准轴倾斜，仍能在十字丝上读得与视线水平时同样的数。检验其性能的一般原则是：有意将仪器的旋转轴安置得不竖直，并测定两点间的高差，并与正确的高差进行比较，如有明显差异则说明补偿器性能不正常。

检验方法如下：

①在较平坦的地方选择AB两点，相距约100 m。安置仪器在AB两点中间，使其中两个脚螺旋的连线垂直于仪器到水准尺连线的方向。

②用圆水准器整平仪器，测出AB两点间的高差hAB，此值作为正确高差。

③升高视线方向上的第三个脚螺旋，让气泡中心偏离圆水准零点少许，使竖轴向前稍倾斜（望远镜向下微倾）、测出AB两点间的高差hAB下。

④降低第三个脚螺旋，使气泡中心向相反方向偏离零点（望远镜向上微倾），测出AB两点间的高差hAB上。

⑤重新整平仪器，升高垂直于视线方向的第一个脚螺旋，使仪器向左侧倾斜，测出AB两点间的高差hAB左。

⑥降低垂直于视线方向的第一个脚螺旋，使仪器向右侧倾斜，测出AB两点间的高差hAB右。

⑦将hAB下，hAB上，hAB左，hAB右相比较，视其差数确定补偿器的性能，此差数应小于5 mm；否则，送工厂修理或送仪器维修部。

检验时圆水准器气泡偏离的大小，应根据补偿器的工作范围及圆水准器的分划值来决定。四次倾斜的角度应相同。

（2）视准轴经过补偿后应与水平线一致

若视准轴经补偿后不能与水平线一致，则构成i角，产生读数误差。这种误差的检验方法与微倾式水准仪i角的检验方法相同，但校正时应校正十字丝。