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水准仪的使用方法 附原理

水准仪在建筑测绘经常可以看到,水准仪的使用方法和水准仪的工作原理很多学生还是不太了解,那么高程测量是测绘地形图的基本工作之一,另外大量的工程、建筑施工也必须量测地面高程,利用水准仪进行水准测量是精密测量高程的主要方法。

水准仪的使用方法
一、水准仪器组合:
1.望远镜
2.调整手轮
3.圆水准器
4.微调手轮
5.水平制动手轮
6.管水准器
7.水平微调手轮
8.脚架
二、操作要点:
在未知两点间,摆开三脚架,从仪器箱取出水准仪安放在三脚架上,利用三个机座螺丝调平,使圆气泡居中,跟着调平管水准器。水平制动手轮是调平的,在水平镜内通过三角棱镜反射,水平重合,就是平水。将望远镜对准未知点(1)上的塔尺,再次调平管水平器重合,读出塔尺的读数(后视),把望远镜旋转到未知点(2)的塔尺,调整管水平器,读出塔尺的读数(前视),记到记录本上。
计算公式:两点高差=后视-前视。
三、校正方法:
将仪器摆在两固定点中间,标出两点的水平线,称为a、b线,移动仪器到固定点一端,标出两点的水平线,称为a‘、b’。计算如果a-b≠a‘-b’时,将望远镜横丝对准偏差一半的数值。用校针将水准仪的上下螺钉调整,使管水平泡吻合为止。重复以上做法,直到相等为止。
四、水准仪的使用方法水准仪的使用包括:水准仪的安置、粗平、瞄准、精平、读数五个步骤。
1.安置安置是将仪器安装在可以伸缩的三脚架上并置于两观测点之间。首先打开三脚架并使高度适中,用目估法使架头大致水平并检查脚架是否牢固,然后打开仪器箱,用连接螺旋将水准仪器连接在三脚架上。
2.粗平粗平是使仪器的视线粗略水平,利用脚螺旋置园水准气泡居于园指标圈之中。具体方法用仪器练习。在整平过程中,气泡移动的方向与大姆指运动的方向一致。
3.瞄准瞄准是用望远镜准确地瞄准目标。首先是把望远镜对向远处明亮的背景,转动目镜调焦螺旋,使十字丝最清晰。再松开固定螺旋,旋转望远镜,使照门和准星的连接对准水准尺,拧紧固定螺旋。最后转动物镜对光螺旋,使水准尺的清晰地落在十字丝平面上,再转动微动螺旋,使水准尺的像靠于十字竖丝的一侧。
4.精平精平是使望远镜的视线精确水平。微倾水准仪,在水准管上部装有一组棱镜,可将水准管气泡两端,折射到镜管旁的符合水准观察窗内,若气泡居中时,气泡两端的象将符合成一抛物线型,说明视线水平。若气泡两端的象不相符合,说明视线不水平。这时可用右手转动微倾螺旋使气泡两端的象完全符合,仪器便可提供一条水平视线,以满足水准测量基本原理的要求。注意?气泡左半部份的移动方向,总与右手大拇指的方向不一致。
5.读数用十字丝,截读水准尺上的读数。现在的水准仪多是倒象望远镜,读数时应由上而下进行。先估读毫米级读数,后报出全部读数。
注意,水准仪使用步骤一定要按上面顺序进行,不能颠倒,特别是读数前的符合水泡调整,一定要在读数前进行。
五、水准仪的测量测定地面点高程的工作,称为高程测量。高程测量是测量的基本工作之一。高程测量按所使用的仪器和施测方法的不同,可以分为水准测量、三角高程测量、GPS高程测量和气压高程测量。水准测量是目前精度最高的一种高程测量方法,它广泛应用于国家高程控制测量、工程勘测和施工测量中。
水准测量的原理是利用水准仪提供的水平视线,读取竖立于两个点上的水准尺上的读数,来测定两点间的高差,再根据已知点高程计算待定点高程。
如下图所示,在地面上有A.B两点,已知A点的高程为HA.为求B点的高程HB,在A.B两点之间安骨水准仪,A.B两点亡各竖立一把水准尺,通过水准仪的望远镜读取水平视线分别在A.B两点水准尺上截取的读数为a和b,可以求出A.B两点问的高差为:
设水准测量的前进方向为A点至B点,则称A点为后视点,其水准尺读数a为后视读数;称B点为前视点,其水准尺读数b为前视读数。因此,两点间的高差等于:
hAB=后视读数-前视读数
若后视读数大于前视读数,则高差为正,表示B点比A点高,hAB>0;若后视读数小于前视读数,则高差为负,表示B点比A点低,hAB<0.如果A.B两点相距不远,且高差不大,则安置一次水准仪,就可以测得高差hAB.此时B点高程为:
当架设一次水准仪需要测量多个前视点B1,B2,…,Bn的高程时,采用视线高程计算这些点的高程就非常方便。设水准仪对竖立在B1,B2,…,Bn点上的水准尺读数分别为b1,b2,…,bn时,则高程计算公式为:
如果A.B两点相距较远或高差较大,安置一次仪器无法测得其高差时,就需要在两点间增设若干个作为传递高程的临时立尺点,称为转点(简称TP点),如图中的TP1,TP2,…点,并依次连续设站观测,设测得的各站高差为:
六、保养与维修1.水准仪是精密的光学仪器,正确合理使用和保管对仪器精度和寿命有很大的作用;
2.避免阳光直晒,不许可证随便拆卸仪器;
3.每个微调都应轻轻转动,不要用力过大。镜片、光学片不准用手触片。

水准仪的使用

一、水准仪仪器原理

微倾水准仪
借助于微倾螺旋获得水平视线的一种常用水准仪。作业时先用圆水准器将仪器粗略整平,每次读数前再借助微倾螺旋,使符合水准器在竖直面内俯仰,直到符合水准气泡精确居中,使视线水平。微倾的精密水准仪同普通水准仪比较,前者管水准器的分划值小、灵敏度高,望远镜的放大倍率大,明亮度强,仪器结构坚固,特别是望远镜与管水准器之间的联接牢固,装有光学测微器,并配有精密水准标尺,以提高读数精度。中国生产的微倾式精密水准仪,其望远镜放大倍率为40倍,管水准器分划值为10″/2毫米,光学测微器最小读数为0.05毫米,望远镜照准部分、管水准器和光学测微器都共同安装在防热罩内。

自动安平水准仪
借助于自动安平补偿器获得水平视线的一种水准仪。它的特点主要是当望远镜视线有微量倾斜时,补偿器在重力作用下对望远镜作相对移动,从而能自动而迅速地获得视线水平时的标尺读数。补偿的基本原理是:当望远镜视线水平时,与物镜主点同高的水准标尺上物点P构成的像点Z0应落在十字丝交点Z上。当望远镜对水平线倾斜一小角α后,十字丝交点Z向上移动,但像点Z0仍在原处,这样即产生一读数差Z0Z。当很小时可以认为Z0Z 的间距为α×f′(f′为物镜焦距),这时可在光路中K点装一补偿器,使光线产生屈折角β,在满足α×f′=β×s0(s0为补偿器至十字丝中心的距离,即KZ)的条件下,像Z0就落在Z点上;或使十字丝自动对仪器作反方向摆动,十字丝交点Z落在Z0点上。
如光路中不采用光线屈折而采用平移时,只要平移量等于Z0Z,则十字丝交点Z落在像点Z0上,也同样能达到Z0和Z重合的目的。自动安平补偿器按结构可分为活动物镜、活动十字丝和悬挂棱镜等多种。补偿装置都有一个“摆”,当望远镜视线略有倾斜时,补偿元件将产生摆动,为使“摆”的摆动能尽快地得到稳定,必须装一空气阻尼器或磁力阻尼器。这种仪器较微倾水准仪工效高、精度稳定,尤其在多风和气温变化大的地区作业更为显著。

激光水准仪
利用激光束代替人工读数的一种水准仪。将激光器发出的激光束导入望远镜筒内,使其沿视准轴方向射出水平激光束。
利用激光的单色性和相干性,可在望远镜物镜前装配一块具有一定遮光图案的玻璃片或金属片,即波带板,使之所生衍射干涉。经过望远镜调焦,在波带板的调焦范围内,获得一明亮而精细的十字型或圆形的激光光斑,从而更精确地照准目标。如在前、后水准标尺上配备能自动跟踪的光电接收靶,即可进行水准测量。在施工测量和大型构件装配中,常用激光水准仪建立水平面或水平线。
数字水准仪是目前最先进的水准仪,配合专门的条码水准尺,通过仪器中内置的数字成像系统,自动获取水准尺的条码读数,不再需要人工读数。这种仪器可大大降低测绘作业劳动强度,避免人为的主观读数误差,提高测量精度和效率。
电子水准仪
电子水准仪又称数字水准仪,它是在自动安平水准仪的基础上发展起来的。它采用条码标尺,各厂家标尺编码的条码图案不相同,不能互换使用。2013年前照准标尺和调焦仍需目视进行。人工完成照准和调焦之后,标尺条码一方面被成象在望远镜分化板上,供目视观测,另一方面通过望远镜的分光镜,标尺条码又被成象在光电传感器(又称探测器)上,即线阵CCD器件上,供电子读数。因此,如果使用传统水准标尺,电子水准仪又可以象普通自动安平水准仪一样使用。不过这时的测量精度低于电子测量的精度。特别是精密电子水准仪,由于没有光学测微器,当成普通自动安平水准仪使用时,其精度更低。
当前电子水准仪采用了原理上相差较大的三种自动电子读数方法:
1)相关法(徕卡NA3002/3003)
2) 几何法(蔡司DiNi10/20)
3) 相位法(拓普康DL101C/102C)
关键词: 水准仪的使用方法
来源:http://www.xadlh.cn/news/12.html
发布时间:2016-11-10
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