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      2. 水準(zhǔn)儀的儀器原理

        時(shí)間:2024-09-12 10:12:09 其它技能 我要投稿
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        水準(zhǔn)儀的儀器原理

          為幫助大家更加清楚地了解水準(zhǔn)儀,下面,小編為大家分享水準(zhǔn)儀的儀器原理,希望對(duì)大家有所幫助!

          自動(dòng)安平

          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硎牵寒?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α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α×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β,在滿足α×f′=β×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。

          微傾水準(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)。

          電子水準(zhǔn)儀

          電子水準(zhǔn)儀又稱數(shù)字水準(zhǔn)儀,它是在自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它采用條碼標(biāo)尺,各廠家標(biāo)尺編碼的條碼圖案不相同,不能互換使用。

          2013年前照準(zhǔn)標(biāo)尺和調(diào)焦仍需目視進(jìn)行。人工完成照準(zhǔn)和調(diào)焦之后,標(biāo)尺條碼一方面被成像在望遠(yuǎn)鏡分化板上,供目視觀測(cè),另一方面通過望遠(yuǎn)鏡的分光鏡,標(biāo)尺條碼又被成像在光電傳感器(又稱探測(cè)器)上,即線陣CCD器件上,供電子讀數(shù)。因此,如果使用傳統(tǒng)水準(zhǔn)標(biāo)尺,電子水準(zhǔn)儀又可以像普通自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀一樣使用。不過這時(shí)的測(cè)量精度低于電子測(cè)量的精度。

          特別是精密電子水準(zhǔn)儀,由于沒有光學(xué)測(cè)微器,當(dāng)成普通自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀使用時(shí),其精度更低。

          當(dāng)前電子水準(zhǔn)儀采用了原理上相差較大的三種自動(dòng)電子讀數(shù)方法:

          1)相關(guān)法(徠卡NA3002/3003)

          2) 幾何法(蔡司DiNi10/20)

          3) 相位法(拓普康DL101C/102C)

          激光水準(zhǔn)儀

          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。

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