2.6 自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀

自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)是借助一種補(bǔ)償裝置來代替水準(zhǔn)管與微傾螺旋，當(dāng)圓水準(zhǔn)器粗略整平后，盡管儀器視線有微小傾斜，由于儀器內(nèi)補(bǔ)償器的作用，視準(zhǔn)軸在幾秒鐘內(nèi)自動(dòng)成水平狀態(tài)，可以讀出視線水平時(shí)的水準(zhǔn)尺讀數(shù)。因?yàn)槭∪チ苏{(diào)微傾螺旋使視線精平的操作，因而縮短了觀測(cè)時(shí)間，簡(jiǎn)化了操作，避免了儀器下沉、刮風(fēng)及溫度變化等外界因素的影響，提高了觀測(cè)精度。

1)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀原理

圖2.23 自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的原理

自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的設(shè)計(jì)原理，并不是使望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸能夠自動(dòng)處于水平位置，而是用“補(bǔ)償器”得到視準(zhǔn)軸水平時(shí)的讀數(shù)。如圖2.23所示，視準(zhǔn)軸水平時(shí)與視準(zhǔn)軸重合的水平光線落在 ×處，十字絲的交點(diǎn)也在×處，正好獲得正確讀數(shù)。當(dāng)視準(zhǔn)軸傾斜一個(gè)α角后，若原來的水平光線不經(jīng)過“補(bǔ)償器”，那么它還是通過×處，但是十字絲交點(diǎn)已經(jīng)移到×處了，也就是轉(zhuǎn)一個(gè)β角，讓光線恰好通過十字絲的交點(diǎn)，那么在十字絲交點(diǎn)上的讀數(shù)仍然是正確的，即相當(dāng)于視準(zhǔn)軸水平時(shí)的讀數(shù)。由此可見，設(shè)計(jì)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀“補(bǔ)償器”的實(shí)質(zhì)在于使光線通過物鏡后其路徑發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角的大小能夠正好“補(bǔ)償”視準(zhǔn)軸傾斜后所引起的讀數(shù)偏差。由于α和β的值都很小，當(dāng)式(2.20)成立時(shí)，就能達(dá)到自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪康摹＜矗?/p>

式中 f——望遠(yuǎn)鏡物鏡的焦距；

S——補(bǔ)償器到十字絲的距離。

凡滿足式(2.20)的條件，都能得到“補(bǔ)償”的目的。

2)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的操作

自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的操作程序分4步進(jìn)行，即粗平—瞄準(zhǔn)—檢查—讀數(shù)。其中粗平、瞄準(zhǔn)、讀數(shù)方法和微傾式水準(zhǔn)儀相同。

檢查就是按自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀目鏡下方的補(bǔ)償器按鈕，查看“補(bǔ)償器”工作是否正常，在粗平也就是概略置平的情況下，按動(dòng)1次按鈕，如果目標(biāo)影像在視場(chǎng)中晃動(dòng)，說明“補(bǔ)償器”工作正常，視線便可自動(dòng)調(diào)整到水平位置。

3)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正

自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的圓水準(zhǔn)器以及十字絲橫絲的檢驗(yàn)與校正和微傾式水準(zhǔn)儀相同。因自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀無管水準(zhǔn)器，視線水平完全由“補(bǔ)償器”安平。但由于自動(dòng)安平“補(bǔ)償器”受到各種因素的影響，視準(zhǔn)軸也不可能成為一條理想的水平視線，與理想水平線總會(huì)存在一個(gè)夾角，稱為i角，其檢驗(yàn)與微傾水準(zhǔn)儀管水準(zhǔn)器的檢驗(yàn)相同。校正時(shí)，一般松開目鏡筒護(hù)蓋，用撥針撥動(dòng)十字絲分劃板上下校正螺絲(對(duì)于十字絲補(bǔ)償器的儀器，移動(dòng)十字絲板上的校正環(huán))，使十字絲中心對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺的正確讀數(shù)，再旋轉(zhuǎn)上目鏡筒護(hù)蓋。此項(xiàng)校正應(yīng)重復(fù)進(jìn)行，直至符合要求為止。

4)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀“補(bǔ)償器”性能的檢驗(yàn)

(1)檢驗(yàn)原理

自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀“補(bǔ)償器”的作用是當(dāng)視準(zhǔn)軸傾斜時(shí)(在“補(bǔ)償器”的允許范圍內(nèi)，即氣泡中心不超過分劃板圈的范圍)，能在十字絲上讀得水平視線的讀數(shù)。檢驗(yàn)“補(bǔ)償器”性能的一般原理是有意把儀器的旋轉(zhuǎn)軸安置成不豎直，并測(cè)定兩點(diǎn)之間的高差，使之與正確的高差相比。即把儀器架在A, B兩點(diǎn)連線的中間，假設(shè)后視讀數(shù)時(shí)視準(zhǔn)軸向下傾斜，再將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)向前視時(shí)，由于儀器旋轉(zhuǎn)軸是傾斜的，視準(zhǔn)軸將向上傾斜。如果“補(bǔ)償器”的補(bǔ)償性能正常，無論視線下傾(后視)或上傾(前視)都可讀得水平視線的讀數(shù)，測(cè)得的高差是A, B兩點(diǎn)間的正確高差；如果“補(bǔ)償器”性能不正常，由于前、后視的傾斜方向不一致，視線傾斜產(chǎn)生的讀數(shù)誤差不能在高差計(jì)算中抵消，因此測(cè)得的高差將與正確高差有明顯的差異。

(2)檢驗(yàn)方法

在較平坦的地方選擇相距100 m左右的A, B點(diǎn)各釘入1個(gè)木樁或用尺墊代替，將水準(zhǔn)儀置于A, B連線的中點(diǎn)，并使兩個(gè)腳螺旋(為以下講述方便稱為第1,2腳螺旋)與AB連線方向一致，如圖2.24所示。

圖2.24 自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)

①首先用圓水準(zhǔn)器將儀器置平，測(cè)出A, B兩點(diǎn)間的高差hAB，此值為正確高差。

②升高第3個(gè)腳螺旋，使儀器向左(或向右)傾斜，測(cè)出A, B兩點(diǎn)間的高差hAB左。

③降低第3個(gè)腳螺旋，使儀器向右(或向左)傾斜，測(cè)出A, B兩點(diǎn)間的高差hAB右。

④升高第3個(gè)腳螺旋，使圓水準(zhǔn)器氣泡居中。

⑤升高第1個(gè)腳螺旋，使后視時(shí)望遠(yuǎn)鏡向上(或向下)傾斜，測(cè)出A, B兩點(diǎn)間的高差hAB上。

⑥降低第1個(gè)腳螺旋，使后視時(shí)望遠(yuǎn)鏡向下(或向上)傾斜，測(cè)出A, B兩點(diǎn)間的高差hAB下。

左、右、上、下傾斜角度均由水準(zhǔn)器氣泡位置確定，4次傾斜的角度相同時(shí)，一般取補(bǔ)償器所能補(bǔ)償?shù)淖畲笾怠?/p>

將hAB左，hAB右，hAB上，hAB下與hAB相比較，視其差數(shù)確定“補(bǔ)償器”的性能。對(duì)于普通水準(zhǔn)測(cè)量，此差數(shù)一般應(yīng)小于5 mm。“補(bǔ)償器”的校正可按儀器使用書上指明的方法和步驟進(jìn)行。