水准仪常见故障分析及排除

于爱水

摘 要：水准仪是借助仪器的水平视准线作为基础，进行高差测量的的光学仪器。它广泛用于工程测量、大地水准测量、地震形变测量、各种工程水准测量与大型精密精密机械安装领域中。当水准仪受到冲撞、震动、保管不慎或頻繁使用时会导致出现许多故障，因此探讨快速检修及日常保养的方法是非常必要的。

关键词：水准仪 i角误差 水准器 测微器

Abstract：Level of collimation is level with the aid of instruments as a foundation. It is widely used in engineering surveying， geodetic levelling， earthquake deformation measurement， all kinds of engineering and large precise leveling precision machinery installation field. When the level is careless collision， vibration， custody， or frequent use will cause many problems， so the study of the method of fast repair and daily maintenance is very necessary.

Keyword：level；；standard；Micro-distance；measuring device

一、水准仪

1.1水准仪是借助仪器的水平视准线作为基础，进行高差测量的的光学仪器。其测量原理是：利用水准仪（level）提供的水平视线（horizontal sight），读取竖立于两个点上的水准尺（leveling staff）上的读数，来测定两点间的高差，再根据已知点高程计算待定点高程（如图1）。

1.2水准仪测量方法

1.2.1安置水准仪

打开三脚架并使高度适中，目估使架头大致水平，检查脚架腿是否安置稳固，脚架伸缩螺旋是否拧紧，然后打开仪器箱取出水准仪，置于三脚架头上用连接螺旋将仪器牢固地固连在三脚架头上。

1.2.2粗略整平

粗平是借助圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴大致铅垂，从而视准轴粗略水平。在整平的过程中，气泡的移动方向与左手大拇指运动的方向—致。

1.2.3瞄准水准尺

首先进行目镜对光，即把望远镜对着明亮的背景，转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。再松开制动螺旋，转动望远镜，用望远镜筒上的照门和准星瞄准水准尺，拧紧制动螺旋。然后从望远镜中观察；转动物镜对光螺旋进行对光，使目标清晰，再转动微动螺旋，使竖丝对准水准尺。当眼睛在目镜端上下微微移动时，若发现十字丝与目标影像有相对运动，这种现象称为视差。产生视差的原因是目标成像的平面和十字丝平面不重合。由于视差的存在会

影响到读数的正确性，必须加以消除。消除的方法是重新仔细地进行物镜对光，直到眼睛上下移动，读数不变为止。此时，从目镜端见到十字丝与目标的像都十分清晰。

1.2.4精平与读数

眼睛通过位于目镜左方的符合气泡观察窗看水准管气泡，右手转动微倾螺旋，使气泡两端的像吻合，即表示水准仪的视准轴已精确水平。这时，即可用十字丝的中丝在尺上读数。现在的水准仪多采用倒像望远镜，因此读数时应从小往大，即从上往下读。先估读毫米数，然后报出全部读数。精平和读数虽是两项不同的操作步骤，但在水准测量的实施过程中，却把两项操作视为一个整体；即精平后再读数，读数后还要检查管水准气泡是否完全符合。只有这样，才能取得准确的读数。

1.3水准仪的构造（如图2）

构成水准仪的主要部件有：望远镜管、水准器（或补偿器）、垂直轴、基座、脚螺旋等，按结构分为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪（又称电子水准仪）；按精度分为精密水准仪和普通水准仪。它广泛用于工程测量、大地水准测量、地震形变测量、各种工程水准测量与大型精密精密机械安装领域中。仪器在出厂时，都按《部颁标准》规定，进行零部件及整体检验，保证仪器精度。由于水准仪使用环境较室内条件相差较多，计量性能很容易发生变化，而按照检定规程要求，检定周期一般为一年，因此在送检到计量部门要求检定的水准仪在检定过程中一般都需要简单的调修，才能保证水准仪所有的计量，性能都能符合规程的要求。

二、水准仪的故障修理

水准仪在进行检定前必须对故障进行修理，才可以进行检定。这样对检定人员来说，掌握水准仪的故障修理技术是非常必要的。

2.1机械转动部分

首先，基座的三个脚螺旋松紧合适，无晃动、卡死等现象。

其次，竖轴转动均匀、灵活，制微动机构应可靠无卡滞、松动和影响操作的现象，调焦手轮转动应舒适，调节目镜转动无干涩、晃动等现象。若有上述缺陷，可通过调整、清晰、上油、更换零件等方法处理。

2.2圆水准器轴与竖轴不平行

将仪器固定在三脚架上，调整脚螺旋，使水泡位于分化圈中央（调整时，若水泡出现停滞、跳动现象，则应更换水泡）。然后将望远镜绕竖轴旋转180°，然后观察水泡是否居中，如不居中须调整，用脚螺旋调整偏差量的一半，通过调整圆水准器上的校正螺丝，调整气泡偏差量的一半。反复几次，直至望远镜旋转至任意位置水泡均在分划圈的中央。要注意的是：调整水泡时，一定要把握其移动的方向，这样才能又快又准确。

2.3微动螺旋空转

在接近目标时微动螺旋不能起到微调作用，此时要检查微动螺旋和仪器轴是否摔坏变形，如果微动螺旋和轴摔坏变形则须更换配件即可，如果不是上述原因，则须调整微动螺旋上的紧固螺丝或水准器轴与底座的紧固螺丝。

要注意的是：紧固螺丝的调整力度要合适。

2.4十字丝横丝不水平

仪器整平后，用横丝瞄准墙上一固定点，转动水平微动螺旋，观察该点是否离开横丝，如果离开表示横丝不水平，需要校正；若果点始终在横丝上移动，则表示横丝水平。检验时，也可用挂垂球的方法：垂球线要细不能晃动。由于十字丝装置的形式不同，校正方法也有所不同，可用螺丝刀松开十字丝环的校正螺丝，拨正十字丝环。或需要卸下目镜处的外罩，用螺丝刀松开四个十字丝的固定螺丝，然后拨正十字丝环。最后再旋紧校正螺丝，此项检校也须反复进行，直到条件满足为止。

2.5光学成像部分

2.5.1光学零件表面应无明显的或影响使用的水汽、霉斑、灰塵、油迹等缺陷。若有上述缺陷，可用酒精和乙醚的混合液来擦拭清洗。

2.5.2如分划板、测微尺、水准器成像不清。可通过调整、防护、更换零件等方法处理。

2.5.3仪器在使用中由于经常搬动和受到外部撞击，物镜位置和调焦手轮与齿条位置发生变化，导致看不清目标，此时可用螺丝刀松开固定物镜或调焦手轮上的螺丝，将仪器对准光管并使光管处于无穷远位置，然后将仪器调整到最清晰状态即可。

3、i角校正

3.1将仪器安置在脚架上，并放在相距约60-80米远的两根线杆或两墙之间。仪器安放的中间位置要用钢尺量取。

3.2转动三脚螺旋时圆气泡居中，精确整平仪器。

3.3将两根相同的标尺固定在两根线杆或两面墙上，依次用水平视线瞄准这两个根标尺，为此可使用标尺上同一读数注记分化。可以上下移动标尺，使仪器对准标尺上相同的部位或数字。

3.4移动仪器，使测站离开其中一个标尺距离为3-5米，转动脚螺旋使气泡居中。

3.5用水平视线照准这两根标尺，并读取标尺的读数。如果两根标尺上的读数一致，那么不需要校正仪器。如果读数不同，则须按下述方法校正。首先将仪器照准较远的标尺，根据需要上下移动水平横丝，直到该横丝在远尺上的读数与近尺上的读数相同为止，移动水平横丝可用校正针。先松开横丝待移动方向的一边的校正螺丝，然后旋紧另一边的校正螺丝，且转动量相同，校正时校正螺丝不可松开太多，只能尽可能松开少一些，要使螺丝受力状况保持不变，螺丝转动量应保持等量的原则逆时针旋转为松开，顺时针旋转为旋紧。当校正结束后，用上述方法再检查一遍仪器，如果还不正确，则重新校正。

4、自动补偿器

首先听其声音是否清脆、正常，观察补偿机构有无卡死或损坏现象，然后检验补偿误差是否超限。

4.1 补偿范围的调校

将仪器放于校正台上，将仪器整平，在仪器补偿范围内，倾斜仪器（即使仪器前高后低或后高前低），此时若仪器分划板十字丝高于或低于标准目标十字丝，说明该仪器的补偿范围超差需要调整，将仪器上盖打开取出补偿器，调整补偿器正下方两悬垂的长螺钉来校正，直至调整到允许范围之内。

4.2 补偿器交叉误差的调校

同样的方法按4.1中所述方法检查补偿器交叉误差，可通过调整补偿器左右两边偏上出的两颗小螺钉来校正，直至调整到允许范围之内。

如果补偿器的吊丝拉长或阻尼盒的间隙发生变化导致补偿器不补偿或超差，可调整补偿器四根吊丝的长短或阻尼盒的间隙来消除误差，若果不能排除故障可更换整个补偿器。

参考文献

[1]丁一波.水准仪交叉误差检测法原理的探讨及及检测分划板.

[2]JJG 425-2003 水准仪检定规程.