课程资源——建筑工程测量水准仪构造水准仪构造.doc

水准仪构造 水准仪是进行水准测量的主要仪器，它可以提供水准测量所必需的水平视线。目前通用的水准仪从构造上可分为两大类：即利用水准管来获得水平视线的水准管水准仪，其主要形式称“微倾式水准仪”；另一类是利用补偿器来获得水平视线的“自动安平水准仪”。此外，尚有一种新型水准仪——电子水准仪，它配合条纹编码尺，利用数字化图像处理的方法，可自动显示高程和距离，使水准测量实现了自动化。 我国的水准仪系列标准分为DS05、DS1、DS3和DS20四个等级。D是大地测量仪器的代号，S是水准仪的代号，均取大和水两个字汉语拼音的首字母。角码的数字表示仪器的精度。其中DS05和DS1用于精密水准测量，DS3用于一般水准测量，DS20则用于简易水准测量。 (a) (b) 图 2－5 水准尺用优质木材或铝合金制成，最常用的形状有杆式和箱式两种(图2－5)，长度分别为3m和5m。箱式尺能伸缩携带方便，但接合处容易产生误差，杆式尺比较坚固可靠。水准尺尺面绘有1cm或5mm黑白相间的分格，米和分米处注有数字，尺底为零。为了便于倒像望远镜读数，注的数字常倒写。双面水准尺是一面为黑色另一面为红色的分划，每两根为一对。两根的黑面都以尺底为零，而红面的尺底分别为4.687m和4.787m。利用双面尺可对读数进行检核。 尺垫是用于转点上的一种工具，用钢板或铸铁制成(图2－6)。使用时把三个尖脚踩入土中，把水准尺立在突出的圆顶上。尺垫可使转点稳固防止下沉。 图 2－6 一、微倾式水准仪的构造和使用 (一) DS3微倾式水准仪的构造 图2－7为在一般水准测量中使用较广的DS3型微倾式水准仪，它由下列三个主要部分组成： 望远镜 它可以提供视线，并可读出远处水准尺上的读数。 水准器 用于指示仪器或视线是否处于水平位置。 基座 用于置平仪器，它支承仪器的上部并能使仪器的上部在水平方向转动。 (a) (b) 图 2－7 物镜、目镜、调焦螺旋、管水准器、圆水准器、脚螺旋 制动螺旋、微动螺旋、微倾螺旋、基座 水准仪各部分的名称见图2－7。基座上有三个脚螺旋，调节脚螺旋可使圆水准器的气泡移至中央，使仪器粗略整平。望远镜和管水准器与仪器的竖轴联结成一体，竖轴插入基座的轴套内，可使望远镜和管水准器在基座上绕竖轴旋转。制动螺旋和微动螺旋用来控制望远镜在水平方向的转动。制动螺旋松开时，望远镜能自由旋转；旋紧时望远镜则固定不动。旋转微动螺旋可使望远镜在水平方向作缓慢的转动，但只有在制动螺旋旋紧时，微动螺旋才能起作用。旋转微倾螺旋可使望远镜连同管水准器作俯仰微量的倾斜，从而可使视线精确整平。因此这种水准仪称为微倾式水准仪。 下面先说明微倾式水准仪上主要的部件——望远镜和水准器的构造和性能。 1. 望远镜 最简单的望远镜是由物镜和目镜组成。物镜的作用是使物体在物镜的另一侧构成一个倒立的实像，目镜的作用是使这一实像在同一侧形成一个放大的虚像(图2－8)。为了使物像清晰并消除单透镜的一些缺陷，物镜和目镜都是用两种不同材料的透镜组合而成(图2－9)。 图 2－8 图 2－9 测量仪器上的望远镜还必须有一个十字丝分划板，它是刻在玻璃片上的一组十字丝，被安装在望远镜筒内靠近目镜的一端。水准仪上十字丝的图形如图2－10所示，水准测量中用它中间的横丝或楔形丝读取水准尺上的读数。十字丝交点和物镜光心的连线称为视准轴，也就是视线。视准轴是水准仪的主要轴线之一。 (a) (b) 图 2－10 为了能准确地照准目标或读数，望远镜内必须同时能看到清晰的物像和十字丝。为此必须使物像落在十字丝分划板平面上。为了使离仪器不同距离的目标能成像于十字丝分划板平面上，望远镜内还必须安装一个调焦透镜(图2－9)。观测不同距离处的目标，可旋转调焦螺旋改变调焦透镜的位置，从而能在望远镜内清晰地看到十字丝和所要观测的目标。 望远镜的性能由以下几个方面来衡量： (1)放大率 是通过望远镜所看到物像的视角β与肉眼直接看物体的视角α之比，它近似地等于物镜焦距与目镜焦距之比。或等于物镜的有效孔径D与目镜的有效孔径d之比。即放大率为： (2－6) (2)分辨率 是望远镜能分辨出两个相邻物点的能力，用光线通过物镜后的最小视角来表示。当小于这最小视角时，在望远镜内就不能分辨出两个物点。分辨率可用下式表示： (2－7) D为物镜的有效孔径以毫米计。 (3)视场角 是表示望远镜内所能看到的视野范围。这个范围是一个圆锥体，所以视场角用圆锥体的顶角来表示。视场角与放大率成反比。 (4)亮度 指通过望远镜所看到物体的