测微器装置 工作原理 平行玻璃板安装在物镜前,它与测微尺 初始读数为5mm） 它与测微尺（ 平行玻璃板安装在物镜前 它与测微尺（初始读数为 ） 之间用带有齿条的传动杆连接,当旋转测微螺旋时 当旋转测微螺旋时， 之间用带有齿条的传动杆连接 当旋转测微螺旋时，传动杆带动 平行玻璃板绕其旋转轴作俯仰倾斜。 平行玻璃板绕其旋转轴作俯仰倾斜。 视线经过倾斜的平行玻璃板时产生上下平行移动,可以使原 视线经过倾斜的平行玻璃板时产生上下平行移动 可以使原 来并不对准尺上某一分划的视线能够精确对准某一分划,从而读 来并不对准尺上某一分划的视线能够精确对准某一分划 从而读 到一个整分划读数,而视线在尺上的平行移动量则由测微尺记录 到一个整分划读数 而视线在尺上的平行移动量则由测微尺记录 下来，测微尺的读数通过光路成像在测微尺读数窗内。 下来，测微尺的读数通过光路成像在测微尺读数窗内。
§5.4 补偿式自动安平水准仪
1. 自动安平水准仪(Compensator Level)
结构特点 没有管水准器和微倾螺旋。 没有管水准器和微倾螺旋。 是在DS后 国产自动安平水准仪的型号 是在 后 加字母 Z， 即为 ： ， DSZ05、DSZ1、DSZ3、DSZ10， 其中 代表 “ 自动安平 ” 汉 、 代表“ 、 、 ， 其中Z代表 自动安平” 语拼音的第一个字母。 语拼音的第一个字母。
§5.3 精密水准仪与水准标尺
平行玻璃板测微器(Parallel Plate Micrometer) 平行玻璃板测微器 平行玻璃板、测微尺,传动杆和测微螺旋等构件 传动杆和测微螺旋等构件。 组成 ：平行玻璃板、测微尺 传动杆和测微螺旋等构件。
§5.3 精密水准仪与水准标尺
4. Wild N3 精密水准仪
水准仪与水准 标尺
测量工程与装备系: 测量工程与装备系: 范 百 兴
2011年11月 2011年11月3日
本次课程主要内容
精密水准仪和水准标尺 自动安平水准仪 水准仪的检校 水准标尺的检校
知识回顾
高程基准面( Datum) • 高程基准面(Height Datum) 水准原点（ Origin） • 水准原点（Leveling Origin） 平均海水面( Level) • 平均海水面(Mean Sea Level) 验潮( Observation)、 • 验潮(Tidal Observation)、验潮站 • 1956年黄海高程系统 1956年黄海高程系统 1985国家高程基准 • 1985国家高程基准 绝对高程、海拔高程、标高、 • 绝对高程、海拔高程、标高、高程 水准测量、三角高程、GPS高程 • 水准测量、三角高程、GPS高程 流体静力水准测量、重力水准测量、 • 流体静力水准测量、重力水准测量、气压水准测量
辅助分划
5
8
5
9
§5ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3 精密水准仪与水准标尺
精密水准标尺的水准器
作用 保证标尺处于垂直状态 圆水准器轴应与水准尺纵轴线平行。 圆水准器轴应与水准尺纵轴线平行。
检验方法： 校正方法： 影响分析：
§5.3 精密水准仪与水准标尺
4. Wild N3 精密水准仪
参数：物镜有效孔径50mm,放大倍率40倍,管水准器格值 40倍 参数：物镜有效孔径50 50 ,放大倍率40 10″/2mm,与10 注记的因瓦水准尺配合使用, 10″/2 , 10mm注记的因瓦水准尺配合使用,标尺基辅差 注记的因瓦水准尺配合使用 3015.5mm。 为3015.5 。
知识回顾 水准测量原理
HB=HA+hAB， hAB = HB -HA hAB=a-b
知识回顾
hAB = ∑ hi = ∑ ai − ∑ bi
i =1 i =1 i =1
n
n
n
知识回顾 水准测量设备构成 spike for staff
level
staff plate
leveling staff
§5.3 精密水准仪与水准标尺
问题 尺台和尺桩的使用情况？ 尺台和尺桩的使用情况？ 在观测过程中，尺垫被挪动的后果？ 在观测过程中，尺垫被挪动的后果？ 在观测过程中，尺垫下沉（设均匀下沉）影响？ 在观测过程中，尺垫下沉（设均匀下沉）影响？ 如何削弱之？ 如何削弱之？
§5.3 精密水准仪与水准标尺
3. 精密水准标尺
确定水准高差的长度标准 精密水准标尺的要求 温度湿度发生变化时， 温度湿度发生变化时，水准标尺分划间的长度应保持 稳定或变化微小。 稳定或变化微小。 标尺的分划必须正确和精密， 标尺的分划必须正确和精密，分划偶然中误差一般在 8～11µm。 ～ µ 。 水准标尺应保持笔直， 水准标尺应保持笔直，并且尺身不应发生长度和弯曲 形变，包括磨损。 形变，包括磨损。 水准标尺应具有整平和扶尺环， 水准标尺应具有整平和扶尺环，以保证标尺垂直稳定 分划颜色形式和颜色应有利于照准读数。 分划颜色形式和颜色应有利于照准读数。
1. 精密水准仪的构造特点
高质量的望远镜光学系统 (40倍，50mm) 倍 坚固稳定的仪器结构 直读0.1mm，估读 高精度的测微装置 (直读 直读 ，估读0.01mm) 高灵敏的管水准器 高性能的补偿装置
§5.3 精密水准仪与水准标尺
水准仪基本分类（按工作原理） 水准仪基本分类（按工作原理） 分类 微倾式水准仪(Title Level) 微倾式水准仪 通过调整水准仪使管水准气泡居中获得水平视线的水准仪 自动安平水准仪(Compensator Level) 自动安平水准仪 通过补偿器获得水平视线读数的水准仪称为 中国水准仪基本分类（按精度） 中国水准仪基本分类（按精度） 基本分类 S05、S1为精密水准仪 、 为精密水准仪 为精密水准仪(Precise Level) 用于国家一、二等水准测量和精密工程测量； 用于国家一、二等水准测量和精密工程测量； 每公里往返平均高差高差的偶然中误差的毫米数。 每公里往返平均高差高差的偶然中误差的毫米数。 S3、S10为普通水准仪 、 为普通水准仪(General Level) 为普通水准仪 用于国家三、四等水准测量和常规工程建设测量。 用于国家三、四等水准测量和常规工程建设测量。
0
2
0 278 280 282 284 286 288 580 582 584 586 588 590 592 594 596 598 600 5 5 5
3 5
6
7 8
基本分划
290 292 294 296 298 300
同一高度基 本分划和辅 助分划的读 数之差基辅 数之差基辅 差(尺长数) 尺长数)
l = a 2α = f 2
要补偿棱镜的悬挂长等于物镜焦距的一半，就可达到 正确补偿的目的。
§5.4 补偿式自动安平水准仪
2 光学测微器
§5.4 补偿式自动安平水准仪
5.4.3自动安平水准仪Ni004
§5.3 精密水准仪与水准标尺
2. 自动安平水准仪 自动安平水准仪Koni 007
五角棱镜
保护玻璃 望远镜物镜 调焦透镜 屋脊形直角棱镜 等腰直角棱镜 水平度盘 度盘目镜 目镜
§5.4 补偿式自动安平水准仪
2. 自动安平水准仪的补偿原理
同经纬仪垂直度盘指标自动归零原理。 同经纬仪垂直度盘指标自动归零原理。
§5.4 补偿式自动安平水准仪
fα = = g β f α g = a
β
如果 g= f 2
则
β = 2α
也就是说，如果光学补偿器安置在望远镜像方光路 上的f/2处，当偏转角β等于两倍视准轴倾斜角α 时，补偿器能得到正确的补偿。 同样，若补偿器能使来自水平的光线平移量a=fα， 则平移后的光线也将正确地进入十字丝分划O1处， 从而得到正确补偿的目的。
§5.3 精密水准仪与水准标尺
§5.3 精密水准仪与水准标尺
双面水准标 尺，分划间 隔10mm， 基辅差 4787mm或 者4687mm 。 2 4 6 8 10 12 304 306 308 310 312 314 配Wild N3 因瓦水准标 尺，分划间 隔10mm， 基辅差 3015.5mm。 0 1 配Koni007和 和S1因瓦水 准标尺，分 划间隔5mm， 基辅差 6065mm，注 记放大一倍。
§5.3 精密水准仪与水准标尺
一、精密水准仪的检验 1. 水准仪的检验项目 水准仪的检视 圆水准器的检校 光学测微器隙动差和分划值的测定 水泡式水准仪交叉误差的检校 i角检校 角检校 双摆位自动安平水准仪摆差2c的测定 双摆位自动安平水准仪摆差 的测定
§5.3 精密水准仪与水准标尺
§5.3 精密水准仪与水准标尺
1. 精密水准仪的构造特点
望远镜 水准器 视准轴 水准器轴
三脚架 三脚架下沉影响及削 弱措施？ 弱措施？ 基座
脚螺旋
§5.3 精密水准仪与水准标尺
2. 尺垫（尺台）(staff plate) 尺垫（尺台）
作用 在转点处放置水准尺用的， 在转点处放置水准尺用的 ， 它是用生铁铸成的三角形板 座 ， 尺垫中央有一凸起的半球体以便于放置水准尺，下有三 尺垫中央有一凸起的半球体以便于放置水准尺， 个尖足便于将其踩入土中，以固稳防动。 个尖足便于将其踩入土中，以固稳防动。
§5.3 精密水准仪与水准标尺
5. Zeiss Ni004精密水准仪 精密水准仪
注记的因瓦水准尺配合使用, 与10mm注记的因瓦水准尺配合使用,受温度变化影响较小 10 注记的因瓦水准尺配合使用
§5.3 精密水准仪与水准标尺
6. 国产 精密水准仪 国产S1精密水准仪
注记的因瓦水准尺配合使用, 0.05mm 与5mm注记的因瓦水准尺配合使用,测微器最小分划为0.05mm。 注记的因瓦水准尺配合使用 测微器最小分划为0.05mm。
§5.3 精密水准仪与水准标尺
4. Wild N3 精密水准仪
几点说明 逆转测微螺旋，水平视线向下移动，反而反之。 逆转测微螺旋，水平视线向下移动，反而反之。 能够观测到离物镜0.3m处的水准标尺 处的水准标尺 能够观测到离物镜 测微器可直接读到0.1mm,可以估读到 可以估读到0.01mm 测微器可直接读到 可以估读到 校验微倾螺旋装置可以测量倾斜度的变化。 校验微倾螺旋装置可以测量倾斜度的变化。