本文介紹了廣泛用于地形、工程、礦山、水文、農(nóng)用水利等進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量使用的水準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu)及工作原理，并對(duì)檢定時(shí)常見(jiàn)問(wèn)題及處理方法進(jìn)行了簡(jiǎn)介。

一、水準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu)及工作原理

(一)水準(zhǔn)儀簡(jiǎn)介

水準(zhǔn)儀是用于測(cè)量平面點(diǎn)之間的高低關(guān)系時(shí)提供水平視線的儀器，按精度分為DS05，DS1，DS3等幾種型號(hào)，工程測(cè)量常用的是DS3級(jí)水準(zhǔn)儀。其中“D”和“S”分別為“大地”和“水準(zhǔn)儀”首字漢語(yǔ)拼音的首字母，而下標(biāo)是儀器的精度指標(biāo)，即每千米測(cè)量中的偶然誤差(以mm為單位)。

目前常用的水準(zhǔn)儀從構(gòu)造上可分為利用水準(zhǔn)管來(lái)獲得水平視線的“微傾式水準(zhǔn)儀”和利用補(bǔ)償器來(lái)獲得水平視線的“自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀”兩大類(lèi)：此外，還有一種新型的水準(zhǔn)儀——“電子水準(zhǔn)儀”，它配合條形碼標(biāo)尺，利用數(shù)字化圖像處理的方法，可自動(dòng)顯示高程和距離，使水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

(二)水準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu)與工作原理

以微傾式水準(zhǔn)儀為例，水準(zhǔn)儀主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、基座三部分組成。

1. 望遠(yuǎn)鏡

水準(zhǔn)儀的望遠(yuǎn)鏡有兩大功能：提供一條找準(zhǔn)目標(biāo)的視準(zhǔn)軸；看清不同距離的目標(biāo)。

①物鏡和目鏡提供一條找準(zhǔn)目標(biāo)的視準(zhǔn)軸；看清不同距離的目標(biāo)。②十字絲分劃板是為了瞄準(zhǔn)目標(biāo)和讀數(shù)使用。③視準(zhǔn)軸是十字絲交點(diǎn)與物鏡光心的連線，用CC表示；視準(zhǔn)軸的延長(zhǎng)線即為視線，水準(zhǔn)測(cè)量就是在視準(zhǔn)軸水平時(shí)，用十字絲的中絲在水準(zhǔn)尺上截取讀數(shù)。④水平制動(dòng)螺旋和微動(dòng)螺旋可控制望遠(yuǎn)鏡水平轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.水準(zhǔn)器

(1)圓水準(zhǔn)器

①作用：用于儀器的粗略整平；②水準(zhǔn)器的零點(diǎn)：圓形分劃圈的ZX；③圓水準(zhǔn)器軸：過(guò)零點(diǎn)的球面法線L′L′，稱為圓水準(zhǔn)器軸；圓水準(zhǔn)器軸L′L′平行于儀器豎軸VV；④分劃值：氣泡ZX偏離零點(diǎn)2mm時(shí)豎軸所傾斜的角值稱為圓水準(zhǔn)器的分劃值，一般為8′/2mm—10′/2mm，精度較低。

(2)管水準(zhǔn)器

①作用：精確整平儀器；②水準(zhǔn)管零點(diǎn)：2mm分劃線的對(duì)稱ZX；③水準(zhǔn)管軸：通過(guò)零點(diǎn)與圓弧相切的縱向切線LL稱為水準(zhǔn)管軸。水準(zhǔn)管軸平行于視準(zhǔn)軸；④分劃值：水準(zhǔn)管上2mm圓弧所對(duì)的圓心角。水準(zhǔn)管分劃值越小，水準(zhǔn)管靈敏度越高，用其整平儀器的精度也越高。DS3型水準(zhǔn)儀的水準(zhǔn)管分劃值為20″，記作20″/2mm。為了提高水準(zhǔn)管氣泡居中的精度，采用符合水準(zhǔn)器。

3.基座

①組成：軸座、腳螺旋、三角壓板和底板；②作用：支承儀器的上部，并通過(guò)連接螺旋與三腳架連接，轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋，可調(diào)節(jié)圓水準(zhǔn)氣泡。

二、水準(zhǔn)儀的視準(zhǔn)線誤差的檢定

JJG425―2003《水準(zhǔn)儀檢定規(guī)程》中規(guī)定，水準(zhǔn)儀規(guī)定需要檢定的內(nèi)容包括以下項(xiàng)目：

(1)望遠(yuǎn)鏡分劃板橫絲與豎軸的垂直度；

(2)測(cè)微器行差與回程差；

(3)視準(zhǔn)線的安平誤差；

(4)望遠(yuǎn)鏡視軸與管狀水準(zhǔn)泡軸在水平面內(nèi)投影的平行度(交叉誤差)；

(5)視準(zhǔn)線誤差(i角)；

(6)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦運(yùn)行誤差；

(7)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀檢定；

①補(bǔ)償誤差及補(bǔ)償器工作范圍；②雙擺位誤差。

三、水準(zhǔn)儀檢定時(shí)常見(jiàn)問(wèn)題及處理

以工程測(cè)量常用，也是日常工作中大量檢定的DS3型水準(zhǔn)儀為例，在檢定過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的一些問(wèn)題以及及處理方法經(jīng)驗(yàn)總結(jié)；DS3型水準(zhǔn)儀在使用與送檢的過(guò)程中受到意外的震動(dòng)或者在保養(yǎng)修理時(shí)全部拆卸而重新安裝之后，往往由于各種原因使各光學(xué)零件和金屬部件未安裝到位，造成各部件相對(duì)位置的改變，在檢定中會(huì)出現(xiàn)不合格項(xiàng)，必須進(jìn)行調(diào)修，其原因可能有以下幾種情況：

(一) 目鏡調(diào)焦時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)困難和有“沙沙”聲

產(chǎn)生問(wèn)題原因：是由于目鏡筒的調(diào)焦螺紋與目鏡座螺紋之間潤(rùn)滑油干涸和灰砂的侵入造成的。

處理方法：拆卸目鏡用汽油清洗目鏡筒調(diào)焦螺紋之間及目鏡罩部分干涸的油泥及灰砂，待汽油揮發(fā)完，涂上新的調(diào)焦螺旋潤(rùn)滑油脂即可。

(二)目鏡調(diào)焦時(shí)，分化板不清晰

產(chǎn)生的原因：分化板上有油污、水油性霧、發(fā)霉、脫膠或掉膜。

處理方法：拆卸目鏡后將分劃板徹底擦拭或除霉，必要時(shí)更換新的分劃板。

(三)物鏡成像不清晰

產(chǎn)生的原因及處理方法常有以下幾種情況：①物鏡鏡片不共軸，旋轉(zhuǎn)物鏡透鏡組之間的相互位置，使它對(duì)準(zhǔn)拆前所畫(huà)的記號(hào)或出廠記號(hào)。②物鏡透鏡之間所用的墊圈厚薄不均勻，按拆卸時(shí)所畫(huà)的記號(hào)重新安裝。③物鏡的鏡片未落到各自接觸面上透鏡正反面裝錯(cuò)，需重新安裝。

(四)物鏡成像不清晰

轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)焦手輪時(shí)，調(diào)焦鏡筒不能前后移動(dòng)，無(wú)法清晰地照準(zhǔn)目標(biāo)其產(chǎn)生的原因有：①定位銷(xiāo)脫落，重新安裝新的定位銷(xiāo)；②調(diào)焦齒輪與齒條未嚙合好，處理時(shí)，把齒條緊靠齒輪后，固緊調(diào)焦手輪座，將調(diào)焦彈簧座右旋，使齒條與齒輪保持嚙合狀態(tài)，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)焦手輪松緊適宜為止。

(五)圓水準(zhǔn)器在使用過(guò)程中氣泡不穩(wěn)定

產(chǎn)生的原因有：①校正螺釘滑扣，配換一個(gè)新的校正螺釘；②封固水準(zhǔn)器的石膏松動(dòng)，重新澆灌石膏；③圓水準(zhǔn)器底蓋松動(dòng)，旋緊圓水準(zhǔn)器底蓋。

(六) 視準(zhǔn)器分化線影像錯(cuò)開(kāi)

棱鏡盒在水準(zhǔn)器軸線方向上位置不正確。調(diào)整時(shí)，旋松棱鏡盒的兩只固定螺釘，將棱鏡盒沿水準(zhǔn)器軸線方向移動(dòng)，使兩分劃線影像重合成一條直線后固緊螺釘。

(七)管狀水準(zhǔn)器在使用過(guò)程中氣泡不穩(wěn)定

產(chǎn)生的原因及處理方法：①校正螺釘或螺母滑扣(螺紋損壞)，配換一個(gè)新的校正螺釘；如果螺母滑扣，用較大的絲攻重新攻扣，再配一個(gè)同規(guī)格的校正螺釘；②封固水準(zhǔn)器的石膏松動(dòng)，重新澆灌石膏；③水準(zhǔn)器曲率半徑不均勻，更換新的水準(zhǔn)器；④水準(zhǔn)器連接處固定不牢，重新緊固水準(zhǔn)器蓋、圓球螺釘及圓球壓蓋。

四、結(jié)語(yǔ)

以上是以DS3型水準(zhǔn)儀為例，在檢定各種型號(hào)的水準(zhǔn)儀過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的一些常見(jiàn)問(wèn)題以及處理方法的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，希望能對(duì)從事相關(guān)工作的同行有所幫助。