2.8　自動安平水準儀

自動安平水準儀是一種不用水準管即能自動獲得水平視線的水準儀。它在調(diào)節(jié)腳螺旋使圓水準器氣泡居中后，經(jīng)過1～2s即可直接讀取水平視線讀數(shù)。當儀器有微小的傾斜變化時，補償器能隨時調(diào)整，始終給出正確的水平視線讀數(shù)。因此，它具有觀測速度快、精度高的優(yōu)點，被廣泛地應(yīng)用在各種等級的水準測量中。

2.8.1　自動安平原理

自動安平水準儀自20世紀50年代初問世以來發(fā)展很快，現(xiàn)在各國生產(chǎn)的各種不同構(gòu)造不同型號的自動安平水準儀有幾十種之多，但其基本原理可歸納為下列兩種。

（1）移動十字絲的方法

在圖2-29（a）中，當儀器水平時，物鏡位于O，十字絲交點位于z₀，水平視線讀數(shù)為a₀。若儀器傾斜了一個小角，則十字絲交點將從z₀移到z，讀數(shù)將變?yōu)?i>a。如果在望遠鏡內(nèi)安裝一補償器P，并使補償器軸線Pz能相對于原視線反方向擺動一角，從而使十字絲交點從z移到z₀。由于和角都很小，故從圖中可得：

故

　　（2-14）

式中，為物鏡的等效焦距；為補償器到十字絲的距離；為補償器的放大系數(shù)。

從圖2-29（a）和公式（2-14）中可以看出：只要保持為常數(shù)，就能使水平光線經(jīng)補償器后始終通過十字絲的交點，獲得水平視線讀數(shù)，從而起到自動安平的作用。

（2）移動像點的方法

按照同樣設(shè)想，如果當望遠鏡傾斜角時，水平光線通過補償器后，能相對于水平線按相同方向擺動一角，從而使水平方向上的像點從移到。由圖2-29（b）可得

　　（2-15）

所以只要保持為常數(shù)，水平方向上的像點就能通過十字絲交點，同樣起到自動安平的作用。

2.8.2　自動安平水準儀的使用

自動安平水準儀的使用方法較微傾式水準儀簡便。操作步驟為：首先使用腳螺旋使圓水準器氣泡居中，完成儀器的粗略整平；然后用望遠鏡照準水準尺，即可用十字絲橫絲讀取水準尺讀數(shù)，所得的就是水平視線讀數(shù)。

由于補償器工作范圍一般為15'，即能起到補償作用的范圍，所以使用自動安平水準儀時，要防止補償器貼靠周圍的部件，不處于自由懸掛狀態(tài)。有的儀器在目鏡旁有一按鈕，它可以直接觸動補償器。讀數(shù)前可輕按此按鈕，以檢查補償器是否處于正常工作狀態(tài)，也可以消除補償器有輕微的貼靠現(xiàn)象。如果每次觸動按鈕后，水準尺讀數(shù)變動后又能恢復原有讀數(shù)則表示工作正常。如果儀器上沒有這種檢查按鈕，則在圓水準器氣泡居中后，一邊觀測水準尺讀數(shù)，一邊轉(zhuǎn)動某個腳螺旋，使圓水準器氣泡沿與視準軸平行的方向有少量移動，但不能越出圓水準器中央的黑圓圈，若讀數(shù)不變則表示補償器工作正常。由于要確保補償器處于工作范圍內(nèi)，使用自動安平水準儀時應(yīng)十分注意圓水準器的氣泡居中。