張紅巖

摘要：本文通過對水平儀和合像水平儀的基本結(jié)構(gòu)及工作原理個(gè)人理解，介紹了水平儀及合像水平儀常見的調(diào)修技巧，并對調(diào)修中的幾種特殊情況進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：水準(zhǔn)器；水平儀；合像水平儀；調(diào)修

TH761

ABSTRACT：This paper， on the basis of personal comprehension about basic structure and operating principle of level instrument and fusion level instrument，introducing some common adjustment and repair technique，and give a further discussion in several particular cases。

Key words:level tube；level instrument；fusion level instrument；adjustment and Repair。

水平儀在運(yùn)輸、放置、震動、溫度、磨損以及黏膠老化等因素都會造成水平儀零位不準(zhǔn)確，因而在使用前應(yīng)進(jìn)行水平儀零位示值誤差正確性檢查。在實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)的過程中，也是先檢查零位正確性，再進(jìn)行下一步校準(zhǔn)工作。

水平儀檢定器的分度值誤差是用立式光學(xué)計(jì)、四等量塊進(jìn)行校準(zhǔn)的。 校準(zhǔn)時(shí)， 光學(xué)計(jì)的球面測帽與工作臺之間放置一個(gè)三珠工作臺， 三珠工作臺的中心在光學(xué)計(jì)測量軸線上， 然后在其上放置2 mm的量塊。 先使水平儀檢定器的示值處于0 位，然后調(diào)整光學(xué)計(jì) 使其示值處在-50分度位置上， 讀取a0讀數(shù)，然后依次改變水平儀檢定器10個(gè)分度，在光學(xué)計(jì)上分別讀取讀數(shù)a1，a2，a3，….an， 每當(dāng)檢定100個(gè)分度后， 將量塊進(jìn)行一次調(diào)換， 調(diào)換的順序分別為2.0 mm， 1.9 mm ，1.8mm。分度值的校準(zhǔn)， 需要在正 、反兩行程進(jìn)行。反行程讀數(shù)為bn，bn-1，bn-2.....b0。 各受檢點(diǎn)的校準(zhǔn)結(jié)果均以正 反兩行程上的讀數(shù)平均值 Ni來確定。 即N = a+ b /2。 其中ai 為正行程的讀數(shù)，bi為反行程的讀數(shù)。

一、水準(zhǔn)器的定度問題：

在調(diào)校水平儀中，每個(gè)水準(zhǔn)器的外觀及構(gòu)造基本相同，但其分度值卻不同，那么水準(zhǔn)器究竟是如何定度的呢？首先，每個(gè)水準(zhǔn)器的刻度間隔均為2mm，其分度值的大小主要取決于玻璃管內(nèi)表面的球面半徑大小，設(shè)定其球面半徑為R，分度值為C，刻度間隔為K，則有：

二、水平儀的調(diào)修問題：

1、水平儀原理及用途：水平儀是利用頁面水平的原理，以水準(zhǔn)泡直接顯示角位移。主要用于測量相對水平和鉛垂位置微小傾斜角度的一種通用角度測量儀器。

2、水平儀的基本構(gòu)造：水平儀一般由基體，水準(zhǔn)器托架，水準(zhǔn)器，連接螺釘和兩個(gè)螺母所組成。

3、基本技術(shù)要求：

（1）各平面和V型面的平面度不超過（3～5）μm，中間不允許凸。⑵水準(zhǔn)器牢固地粘接在托架上并且水泡的圓弧頂點(diǎn)位于刻線的中心線上。⑶水準(zhǔn)器軸與水平面的夾角為零，與鉛垂面的夾角也為90度。⑷水平儀底V型面軸線與水準(zhǔn)器軸在空間為兩條相互平行的直線?？蚴剿絻x側(cè)V型面軸線與水準(zhǔn)器軸在空間為兩條相互垂直的直線。解釋：V型面軸線---將水平儀放在合適的心軸上，心軸的軸線就是V型面軸線，水準(zhǔn)器軸與水準(zhǔn)器球面頂點(diǎn)相切的一條直線。

4、水平儀的調(diào)修技巧：

（1）常見的零位調(diào)整機(jī)構(gòu)及調(diào)修：

①上下螺母型，這種結(jié)構(gòu)非常普遍，調(diào)整時(shí)應(yīng)按照調(diào)整方向先松后緊，一般應(yīng)選擇下螺母為調(diào)整螺母，上螺母為定位螺母，調(diào)整螺母的固緊力要適中，下螺母有上緊力時(shí)，再輕推兩次為宜，并且要將水泡調(diào)過一格左右的修正量。若水泡仍不到位，應(yīng)先松上螺母，再緊下螺母，否則，會導(dǎo)致兩個(gè)結(jié)果：下螺母過緊會導(dǎo)致螺母上的調(diào)整小孔撕裂，無法用專用扳手調(diào)整零位；彈性變形較大導(dǎo)致零位不確定。 ②凸輪結(jié)構(gòu)的調(diào)整機(jī)構(gòu)：一般為上海水平儀廠生產(chǎn)的水平儀，使用內(nèi)六方扳手來調(diào)整，一側(cè)是轉(zhuǎn)動水準(zhǔn)器的位置，使水泡頂點(diǎn)位于刻線中點(diǎn)上，另一側(cè)是調(diào)整零位的凸輪機(jī)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)沒有固緊力，水泡零位變化不大，因此，將水泡調(diào)到預(yù)定位置即可。

③彈簧結(jié)構(gòu)型調(diào)整機(jī)構(gòu)：彈簧在調(diào)整螺母上方的結(jié)構(gòu)，彈簧在下方的不用打開，調(diào)整上面的一字螺釘，這種結(jié)構(gòu)一般在條式水平儀上采用（2）底V型面零位及水準(zhǔn)器軸與V型面軸線平行度的調(diào)整：

①底平面零位合格的情況下，底V型面零位超差，無法調(diào)整，必須研磨V型面使其合格。②將被檢水平儀置于標(biāo)準(zhǔn)心軸上，調(diào)整機(jī)構(gòu)在右手方向并使水平儀橫向水泡居中，調(diào)整零位檢具腳螺旋使長水泡大致居中，向外擺動水平儀5度左右，若水泡向左手方向移動，則應(yīng)調(diào)整水準(zhǔn)器托架的兩個(gè)螺釘，前松后緊。若水泡向右手方向移動，前緊后松。此項(xiàng)調(diào)整完成后必須重新調(diào)整底平面零位。

5、幾種特殊情況的處理：

室內(nèi)外溫差較大時(shí)等溫時(shí)間要夠，否則，熱脹冷縮效應(yīng)會導(dǎo)致零位失穩(wěn)。零位調(diào)整時(shí)重復(fù)性較差，應(yīng)考慮水準(zhǔn)器是否粘接不牢或脫落，若粘接不牢可用502膠，10分鐘后可以進(jìn)行零位調(diào)整，若水泡脫落可用AB膠，粘接前粘接面要清除干凈，并保證水泡的圓弧頂點(diǎn)在刻線的中點(diǎn)上，放置24小時(shí)后才能進(jìn)行零位調(diào)整。零位不斷變化不穩(wěn)定，此時(shí)應(yīng)在水平儀示值檢定儀上檢定其示值，若不合格應(yīng)更換水準(zhǔn)器，若其示值合格，則應(yīng)考慮更換調(diào)整絲杠和螺母，因?yàn)檎{(diào)整時(shí)用力過大會導(dǎo)致螺紋變形或損壞。

三、合像水平儀的工作原理

合像水平儀的出現(xiàn)是為了提高測角精度，它的工作原理是，利用一組屋脊棱鏡將水準(zhǔn)器兩端的水泡成像于一個(gè)分界面上，當(dāng)水準(zhǔn)器感知到被測面不水平時(shí)，水泡處于不符合狀態(tài)，轉(zhuǎn)動測微手輪，使水泡符合，此時(shí)，測微手輪上的讀數(shù)即為被測面偏離水平面的誤差，用弧度來表示，mm/m。

四、合像水平儀的調(diào)修

1、底平面零位誤差的調(diào)整：轉(zhuǎn)動測微手輪，把其側(cè)面示值粗分機(jī)構(gòu)的指標(biāo)線放在中間位置，細(xì)分機(jī)構(gòu)指標(biāo)線對準(zhǔn)零刻度位置，將合像水平儀置于零位檢具上，調(diào)整腳螺旋使水泡符合，將合像水平儀調(diào)轉(zhuǎn)180度放回原位，調(diào)整測微手輪使水泡符合，其讀數(shù)值的一半即為合像水平儀的零位誤差，超過1/4格需要調(diào)整。把測微手輪扭回讀數(shù)值的一半，調(diào)整腳螺旋使水泡符合，松開測微手輪下方的三個(gè)固緊螺釘，轉(zhuǎn)動測微盤至零刻線位置，若水泡符合，則固緊三個(gè)螺釘，若水泡不符合，轉(zhuǎn)動測微手輪使其符合再固緊三個(gè)螺釘。然后再檢定底平面零位誤差，直至合格為止。

2、 底V型面零位誤差的調(diào)整：底平面零位合格的情況下，底V型面零位超差，無法調(diào)整，必須研磨V型面使其合格。

3、水準(zhǔn)器軸與底V型面軸線的平行度調(diào)整：將被檢水平儀置于標(biāo)準(zhǔn)心軸上，測微手輪在右手方向并使水平儀測微手輪處于大致鉛垂，調(diào)整零位檢具腳螺旋使水泡符合，向外擺動水平儀5度左右，若水泡向左手方向移動，則應(yīng)調(diào)整水準(zhǔn)器托架左側(cè)的兩個(gè)螺釘，前松后緊，調(diào)整前應(yīng)先松開水準(zhǔn)器固定架上方的固緊螺釘。若水泡向右手方向移動，前緊后松。此項(xiàng)調(diào)整完成后必須重新調(diào)整底平面零位。

4、示值超差的調(diào)整：絲杠局部磨損嚴(yán)重，需要更換絲杠。放大比不正確，需要打開儀器調(diào)整支撐點(diǎn)的位置，松開固緊螺釘，微量移動滑塊使放大比增大或縮小。

5、符合水泡形狀偏差的調(diào)整：水泡符合時(shí)不是半圓弧狀，產(chǎn)生原因：兩塊屋脊棱鏡的成像面中心線與兩端水泡中心連線不重合所造成。下掉符合水泡蓋板，松開兩塊屋脊棱鏡擋板上的兩個(gè)螺釘和兩側(cè)壓板上的兩個(gè)螺釘，橫向移動屋脊棱鏡，直至符合水泡呈半圓弧狀。

6、符合水泡像的半圓弧頂點(diǎn)不在園放大鏡中心：

該故障產(chǎn)生的主要原因是水準(zhǔn)器水泡長度或長或短造成的，需要更換水準(zhǔn)器來解決這個(gè)問題。

7、粗刻度指示位置不正確的調(diào)整：出現(xiàn)此故障時(shí)，應(yīng)調(diào)整支撐點(diǎn)上方的兩個(gè)可調(diào)螺母，直至滿足要求。

參考文獻(xiàn)：

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注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。