自動安平水準儀

基本信息

水準儀是一種利用水平視線進行工作的光學測繪儀器。它主要用來測定地面上各點間的高差，用於國家各級控制網的水準測量和工程水準測量。

利用水準器來獲得水平視線盼水準儀稱為水準器水準儀，它的結構示意圖見下左圖。儀器上的水準器軸與望遠鏡視準軸互相平行。因此，當安乎水準器後，儀器的視線也就水平了。

水準器水準儀在水準測量中，對水準標尺的每次讀數均需使水準器的氣泡居中或符合，否則將在測量結果中引入不能容許的誤差，這一操作程式限制了水準測量工效的提高。那么是否有可能不利用水準器而直接利用重力來安置儀器，使視準軸處於水平位置呢?原則上是可以的。例如，在水準儀的望遠鏡中部設定一旋轉軸，使望遠鏡可以作不大的俯仰運動，並且在望遠鏡筒下部固聯一個重錘(下右圖)；只要保證轉軸中心與懸掛部分重心的聯線與望遠鏡視準軸相垂直，則在重力作用卞，儀器的視準軸將不受豎軸前後傾斜的影響而自動地保持水平。

然而，這樣的方案不能滿意地套用於實際，這是因為：

1)旋轉軸的摩擦妨礙了儀器視線的精確安平，由此產生的誤差遠較一般精度水準測量的誤差為大；

2)儀器的懸掛部分質量很大，在擺動時很難使它靜止下來，因而使觀測工作難以進行；

3)外界因素如風的影響，也使望遠鏡的擺動無法停止。

經過一百多年來的努力，特別是光學與精密機械技術方面的進步，人們終於找到了一個解決問題的辦法，即通過在儀器內部(或外部)設定補償器來自動地把儀器的視線控制於水平位置。這樣的儀器就稱為自動安平水準儀(也稱為補償器水準儀)。1950年，蔡司·奧普通廠第一家製成了可以套用於實際測量作業的自動安平水準儀(型號為Ni-2)。此後，自動安平水準儀的研究生產進展很快，世界上生產光學測繪儀器的光學儀器廠設計製造了幾十種不同型號的自低精度到最高精度的自動安平水準儀。由於自動安平水準儀在測量工作中具有較高的工效，因而得到越來越普遍的套用。

在自動安平水準儀這種儀器上，精密整平用的長水準器被新的自動安平機構——補償器所代替。儀器在用圓水準器初整平後，即可進行測量。因此，自動安平水準儀的最大特點是儀器安平迅速，工作效率較高。此外，觀測時間的縮短在一定程度上減少了儀器和標尺下沉及外界條件變化對測量成果的影響，有利於提高測量精度。