任務1.6 檢驗與校正水準儀

1.6.1 水準儀的軸線及應滿足的幾何條件

如圖1.6.1所示，水準儀的軸線有圓水準器軸L′L′、儀器豎軸 VV、水準管軸 LL和視準軸 CC四根軸線。各軸線應滿足的幾何條件如下：

（1）圓水準器軸L′L′應平行儀器豎軸VV；

（2）十字絲橫絲應垂直于儀器豎軸VV；

（3）水準管軸LL應平行于視準軸CC。

1.6.2 水準儀的檢驗與校正的方法

根據水準測量的原理知道，水準儀要提供一條水平視線。儀器在出廠前，對水準儀各軸線的幾何關系經過了嚴格的檢查，滿足水準儀的幾何軸線條件。由于長時間使用儀器或儀器受到震動、碰撞等原因，有的螺絲會有變化，影響到儀器軸線的變化，從而使軸線不能滿足條件，直接影響測量成果的質量。因此，在使用水準儀之前，應對儀器進行檢驗和校正。

1.圓水準器軸平行于儀器豎軸的檢驗與校正

（1）檢校目的。使圓水準軸平行于儀器豎軸。若兩軸平行，當圓水準氣泡居中時，豎軸就處于鉛垂位置。

（2）檢驗方法。安置水準儀，轉動腳螺旋使圓氣泡居中，如圖1.6.2（a）所示，然后將儀器繞豎軸轉180°，此時若氣泡居中，說明圓水準軸平行豎軸；如果氣泡偏離一邊，如圖1.6.2（b）所示，說明圓水準軸L′L′不平行于豎軸VV，需要校正。

（3）校正方法。轉動腳螺旋，使氣泡向圓水準器中心移動偏離中點的一半，如圖1.6.2（c）所示，然后用校正針旋轉圓水準器底部的校正螺絲，使氣泡完全居中，如圖1.6.2（d）所示。圓水準器的校正螺絲在水準器的底部，參閱圖1.6.4。圖1.6.4所示為底面圖，中間的大螺絲為連接螺絲，其余三個小的螺絲為校正螺絲。校正針為幾厘米長的金屬細桿，可插入校正螺絲的小孔撥動螺絲而調整圓水準器的高低。

（4）檢核原理。圓水準軸不平行豎軸時，當圓水準氣泡居中，表示圓水準軸處于鉛垂位置，如圖1.6.3（a）所示，而豎軸對鉛垂線傾斜了α角，α角也就是兩軸的交角。當儀器繞豎軸轉180°后，如圖1.6.3（b）所示，由于豎軸仍處于傾斜α角的位置，但圓水準軸從豎軸的左側轉到豎軸右側，這樣，圓水準軸就傾斜了兩倍α角，所以氣泡偏離中點。也就是說，偏離的大小反映了兩軸不平行誤差α角的兩倍。這時，轉動腳螺旋，使圓氣泡退回偏離中點的一半，豎軸就處于鉛垂位置了，如圖1.6.3（c）所示，余下的偏離部分就是圓水準軸的誤差，最后改正圓水準軸線處于正確位置，如圖1.6.3（d）所示。校正要反復進行多次，直到儀器旋轉到任何位置，圓氣泡始終居中為止。

2.十字絲橫絲垂直于豎軸的檢驗校正

（1）檢校目的。儀器整平后，使十字絲的橫絲處于水平狀態，即使橫絲垂直儀器豎軸。

（2）檢驗方法。如圖1.6.5（a）所示，將橫絲一端對準遠處一明顯標志，旋緊制動螺旋，轉動微動螺旋，如果標志始終在橫絲上移動，則說明橫絲水平，不需校正。若點子偏離橫絲，如圖1.6.5（b）所示，則應進行校正。

（3）校正方法。卸下目鏡十字絲分劃板間的護蓋，松開壓環固定螺絲（圖1.6.6），轉動十字絲環至正確位置，最后旋緊壓環固定螺絲，并旋上護蓋。目前不少儀器的校正方法是松動目鏡座上的三個沉頭螺絲，轉動目鏡座使十字絲處于正確位置，然后旋緊三個沉頭螺絲即可。

3.水準管軸平行于視準軸的檢驗校正

（1）檢校目的。使水準管軸平行于視準軸，當儀器水準管氣泡居中時，視準軸水平，水準儀提供一條水平視線。

（2）檢驗方法。如圖1.6.7（a）所示，在較平坦地面上選定相距60～80m的A、B兩點，打下木樁（或安放尺墊），在木樁（或尺墊）上立水準尺。將水準儀安置于 A、B之中點C，水準管氣泡居中時讀數為a₁和b₁。若水準管軸不平行于視準軸，但由于前后視距相等，視線傾斜相同，則讀數a₁和b₁都包含同樣的誤差x。A，B兩點間的正確高差為

h₁=（a₁-x）-（b₁-x）=a₁-b₁

為了校核儀器在A、B中點的測量高差，在原測站位置上改變儀器高度10cm以上，再重讀兩尺的讀數、，則第二次測量高差為

當兩次測量高差之差不大于3mm時，則取兩次測量高差的平均值作為A、B兩點間的正確高差，即

然后在離B點約3m的地方安置儀器，如圖1.6.7（b）所示，讀數為a₂，b₂，兩點間的高差為

h₂=a₂-b₂

若h₁=h₂，則說明水準管軸平行于視準軸，若h₁≠h₂，但h₁與h₂之差小于或等于5mm或i角小于20″時，對于DS₃型儀器符合要求，否則需要校正。i角計算公式為

式中 Δ=h₁-h₂，D為偏站時儀器至遠尺點間的距離，ρ=206265″。

（3）校正方法。一是校正水準管，二是校正十字絲橫絲。

校正水準管的方法。①計算出水平視線在A點尺上的正確（應）讀數為=b₂+h；②轉動微傾螺旋使十字絲中絲讀數從a₂變為正確讀數，視準軸水平；③由于轉動微傾螺旋使中絲讀數為正確讀數，視準軸水平了，但是水準管氣泡不居中了，此時，根據水準管氣泡的偏離情況，用校正針撥動水準管目鏡端的上、下兩個校正螺絲，如圖1.6.7（b）所示，使水準管兩端的影像符合（即水準氣泡居中），即水準管軸平行于視準軸。

（4）檢查。校正后要進行檢查，檢查方法即在校正時的儀器位置，升高或降低儀器再次進行測量，當求出的A尺應讀數與實讀數之差在允許范圍內，校正即結束。

校正十字絲方法：卸下十字絲分劃板的外罩，用校正針撥動上、下兩個校正螺絲（圖1.6.8），橫絲上下移動，使中絲對準A點尺上正確讀數a′₂，視準軸水平，滿足條件。

校正十字絲時既要保持水準管氣泡居中又要中絲讀數正確，最后旋上十字絲分劃板的外罩。

1.6.3 水準儀檢驗校正注意事項

（1）三個檢驗項目應按規定的順序進行檢驗校正，不得顛倒順序。

（2）撥動校正螺絲時，不能用力過猛，應按先松后緊的方法，校正完畢，校正螺絲不應松動，應處于旋緊狀態。

（3）每項檢驗與校正應反復進行，直至符合要求為止。