激光水準(zhǔn)儀

建立水平視線測(cè)定地面兩點(diǎn)間高差的儀器，主要部件有望遠(yuǎn)鏡、管水準(zhǔn)器(或補(bǔ)償器)、垂直軸、基座、腳螺旋。按結(jié)構(gòu)分為微傾水準(zhǔn)儀、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、激光水準(zhǔn)儀和數(shù)字水準(zhǔn)儀(又稱電子水準(zhǔn)儀)。按精度分為精密水準(zhǔn)儀和普通水準(zhǔn)儀。①微傾水準(zhǔn)儀。借助微傾螺旋獲得水平視線。其管水準(zhǔn)器分劃值小、靈敏度高。望遠(yuǎn)鏡與管水準(zhǔn)器聯(lián)結(jié)成一體。憑借微傾螺旋使管水準(zhǔn)器在豎直面內(nèi)微作俯仰，符合水準(zhǔn)器居中，視線水平。②自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀。借助自動(dòng)安平補(bǔ)償器獲得水平視線。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線有微量?jī)A斜時(shí)，補(bǔ)償器在重力作用下對(duì)望遠(yuǎn)鏡作相對(duì)移動(dòng)，從而迅速獲得視線水平時(shí)的標(biāo)尺讀數(shù)。這種儀器較微傾水準(zhǔn)儀工效高、精度穩(wěn)定。③激光水準(zhǔn)儀。利用激光束代替人工讀數(shù)。將激光器發(fā)出的激光束導(dǎo)入望遠(yuǎn)鏡筒內(nèi)使其沿視準(zhǔn)軸方向射出水平激光束。在水準(zhǔn)標(biāo)尺上配備能自動(dòng)跟蹤的光電接收靶，即可進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量;④數(shù)字水準(zhǔn)儀，這是上世紀(jì)90年代新發(fā)展的水準(zhǔn)儀，集光機(jī)電、計(jì)算機(jī)和圖像處理等高新技術(shù)為一體，是現(xiàn)代科技最新發(fā)展的結(jié)晶。

水準(zhǔn)儀是在17~18世紀(jì)發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡和水準(zhǔn)器后出現(xiàn)的。20世紀(jì)初，在制出內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡和符合水準(zhǔn)器的基礎(chǔ)上生產(chǎn)出微傾水準(zhǔn)儀。50年代初出現(xiàn)了自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀，60年代研制出激光水準(zhǔn)儀。90年代研制出了數(shù)字水準(zhǔn)儀。

借助于微傾螺旋獲得水平視線的一種常用水準(zhǔn)儀。作業(yè)時(shí)先用圓水準(zhǔn)器將儀器粗略整平，每次讀數(shù)前再借助微傾螺旋，使符合水準(zhǔn)器在豎直面內(nèi)俯仰，直到符合水準(zhǔn)氣泡精確居中，使視線水平。微傾的精密水準(zhǔn)儀同普通水準(zhǔn)儀比較，前者管水準(zhǔn)器的分劃值小、靈敏度高，望遠(yuǎn)鏡的放大倍率大，明亮度強(qiáng)，儀器結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,特別是望遠(yuǎn)鏡與管水準(zhǔn)器之間的聯(lián)接牢固,裝有光學(xué)測(cè)微器，并配有精密水準(zhǔn)標(biāo)尺，以提高讀數(shù)精度。中國(guó)生產(chǎn)的微傾式精密水準(zhǔn)儀,其望遠(yuǎn)鏡放大倍率為40倍,管水準(zhǔn)器分劃值為10″/2毫米，光學(xué)測(cè)微器最小讀數(shù)為0.05毫米，望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)部分、管水準(zhǔn)器和光學(xué)測(cè)微器都共同安裝在防熱罩內(nèi)。

自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀

借助于自動(dòng)安平補(bǔ)償器獲得水平視線的一種水準(zhǔn)儀。它的特點(diǎn)主要是當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線有微量?jī)A斜時(shí),補(bǔ)償器在重力作用下對(duì)望遠(yuǎn)鏡作相對(duì)移動(dòng),從而能自動(dòng)而迅速地獲得視線水平時(shí)的標(biāo)尺讀數(shù)。補(bǔ)償?shù)幕驹硎?當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線水平時(shí),與物鏡主點(diǎn)同高的水準(zhǔn)標(biāo)尺上物點(diǎn)P構(gòu)成的像點(diǎn)Z0應(yīng)落在十字絲交點(diǎn)Z上。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡對(duì)水平線傾斜一小角后，十字絲交點(diǎn)Z向上移動(dòng)，但像點(diǎn)Z0仍在原處，這樣即產(chǎn)生一讀數(shù)差Z0Z。當(dāng)很小時(shí)可以認(rèn)為 Z0Z 的間距為?f′(f′為物鏡焦距),這時(shí)可在光路中K點(diǎn)裝一補(bǔ)償器,使光線產(chǎn)生屈折角[116],在滿足?f′=[116]?s0(s0為補(bǔ)償器至十字絲中心的距離，即KZ)的條件下，像Z0就落在Z點(diǎn)上;或使十字絲自動(dòng)對(duì)儀器作反方向擺動(dòng),十字絲交點(diǎn)Z落在Z0點(diǎn)上。如光路中不采用光線屈折而采用平移時(shí)，只要平移量等于Z0Z，則十字絲交點(diǎn)Z落在像點(diǎn)Z0上,也同樣能達(dá)到Z0和Z重合的目的。自動(dòng)安平補(bǔ)償器按結(jié)構(gòu)可分為活動(dòng)物鏡、活動(dòng)十字絲和懸掛棱鏡等多種。補(bǔ)償裝置都有一個(gè)"擺"，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線略有傾斜時(shí)，補(bǔ)償元件將產(chǎn)生擺動(dòng)，為使"擺"的擺動(dòng)能盡快地得到穩(wěn)定，必須裝一空氣阻尼器或磁力阻尼器。這種儀器較微傾水準(zhǔn)儀工效高、精度穩(wěn)定，尤其在多風(fēng)和氣溫變化大的地區(qū)作業(yè)更為顯著。

利用激光束代替人工讀數(shù)的一種水準(zhǔn)儀。將激光器發(fā)出的激光束導(dǎo)入望遠(yuǎn)鏡筒內(nèi)，使其沿視準(zhǔn)軸方向射出水平激光束。

利用激光的單色性和相干性，可在望遠(yuǎn)鏡物鏡前裝配一塊具有一定遮光圖案的玻璃片或金屬片，即波帶板，使之所生衍射干涉。經(jīng)過(guò)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦，在波帶板的調(diào)焦范圍內(nèi)，獲得一明亮而精細(xì)的十字型或圓形的激光光斑，從而更精確地照準(zhǔn)目標(biāo)。如在前、后水準(zhǔn)標(biāo)尺上配備能自動(dòng)跟蹤的光電接收靶，即可進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量。在施工測(cè)量和大型構(gòu)件裝配中，常用激光水準(zhǔn)儀建立水平面或水平線。

數(shù)字水準(zhǔn)儀是目前最先進(jìn)的水準(zhǔn)儀，配合專門的條碼水準(zhǔn)尺，通過(guò)儀器中內(nèi)置的數(shù)字成像系統(tǒng)，自動(dòng)獲取水準(zhǔn)尺的條碼讀數(shù)，不再需要人工讀數(shù)。這種儀器可大大降低測(cè)繪作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，避免人為的主觀讀數(shù)誤差，提高測(cè)量精度和效率

在農(nóng)村建房時(shí)，為了使墻基各點(diǎn)處在同一水平面，常常要購(gòu)買幾十米長(zhǎng)的透明塑料管， 并向透明塑料管內(nèi)灌水，再以塑料管內(nèi)一端的水面確定為墻基水平面的一個(gè)定點(diǎn)，然后遷移 灌水管的另一端至墻基的各處，使灌水管的另一端水面移至任何一處都與定點(diǎn)保持相同的水 平面，這樣就確定了房屋墻基的水平面。盡管可以解決問(wèn)題，但這種辦法費(fèi)事，透明塑料管 用完后就沒用了，更主要的是有一定的局限性。比如要修建運(yùn)動(dòng)場(chǎng)或廣場(chǎng)，就不可能去買上 千米的透明塑料管。這里介紹一種用74LS734制作的激光水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x，既小巧又實(shí)用，可 由工程技術(shù)人員保管且反復(fù)使用。

它有專門激光水準(zhǔn)儀和將激光裝置附加在水準(zhǔn)儀之上兩種型式。

與配有光電接收靶的水準(zhǔn)尺配合，即可進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量。

與光學(xué)水準(zhǔn)儀相比，具有精度高、視線長(zhǎng)和能進(jìn)行自動(dòng)讀數(shù)和記錄等特點(diǎn)。