萬向水準(zhǔn)器是豎起水平視線測量地面兩點(diǎn)之間的高度差的儀器。 原理是為了根據(jù)水平測量原理測量地面點(diǎn)間的臺階。 主要部件為望遠(yuǎn)鏡、水平儀(或補(bǔ)償器)、垂直軸、基座、腳的螺旋。 按結(jié)構(gòu)分為微傾斜水平、自動安平水平、激光水平和數(shù)字水平(也稱為電子水平)。

　　水準(zhǔn)器的歷史沿革是什么？

　　萬向水準(zhǔn)器是在17~18世紀(jì)發(fā)明望遠(yuǎn)鏡和水平儀之后出現(xiàn)的。 20世紀(jì)初，在制造與內(nèi)焦望遠(yuǎn)鏡和水平相符的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)了微傾斜水平儀。 20世紀(jì)50年代初出現(xiàn)了自動安平水平儀； 60年發(fā)激光水平儀的90年代出現(xiàn)了電子水平或數(shù)字水平。

　　水準(zhǔn)器的儀器原理：

　　微觀水平

　　萬向水準(zhǔn)器通過微小傾斜螺旋獲得水平視線的一般水平儀。 工作時首先用圓水平儀大致平整儀器，每次讀取前利用微傾斜螺旋，使水平儀在垂直面內(nèi)俯仰，氣泡準(zhǔn)確位于中央直到符合水平，保持視線水平。 傾斜的水平儀與普通水平儀相比，前者水平儀劃分值小、靈敏度高、望遠(yuǎn)鏡倍率大、亮度強(qiáng)、儀器結(jié)構(gòu)牢固，特別是望遠(yuǎn)鏡與水平儀之間的連接牢固，裝有光學(xué)千分尺，具備精密水準(zhǔn)尺度，提高讀取精度。 中國生產(chǎn)的微傾斜式水平儀，望遠(yuǎn)鏡倍率為40倍，水平儀區(qū)分值為10/2，光學(xué)千分尺讀數(shù)為0.05，望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)部分、水平儀和光學(xué)千分尺均裝在防熱罩內(nèi)。

　　自動安平

　　萬向水準(zhǔn)器用自動安平補(bǔ)償器獲得水平視線的水平儀。 其特點(diǎn)主要是當(dāng)望遠(yuǎn)鏡的視線稍有傾斜時，補(bǔ)償器在重力的作用下使望遠(yuǎn)鏡相對移動，可以自動迅速獲得視線水平的尺度讀數(shù)。 的基本原理是，望遠(yuǎn)鏡的視線水平時，與物鏡的主點(diǎn)高度相同的水準(zhǔn)尺度上的物點(diǎn)p所構(gòu)成的像點(diǎn)Z0落在十字線交點(diǎn)z上。 望遠(yuǎn)鏡相對于水平線傾斜小角度后，十字線的交點(diǎn)z向上移動，但像點(diǎn)Z0一樣位于原始位置，會產(chǎn)生讀數(shù)差Z0Z。 可以認(rèn)為Z0Z的間距為f(f  )是物鏡的焦距)。 此時，也可以在光路中的k點(diǎn)安裝補(bǔ)償器，使光線產(chǎn)生折射角，在滿足f  )=s0 )的條件下Z0落到z點(diǎn)。 或者十字叉絲自動相對于設(shè)備反向擺動，使十字叉絲的交點(diǎn)z落在Z0點(diǎn)。

　　光路中不使用光線折射而使用平行移動時，只要平行移動量等于Z0Z，十字線交點(diǎn)z就會落在像點(diǎn)Z0，同樣可以使Z0和z重疊。 自動調(diào)平補(bǔ)償器根據(jù)結(jié)構(gòu)可以分為可動物鏡、可動十字線、懸掛棱鏡等各種類型。 補(bǔ)償裝置有“鐘擺”，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡的視線稍微傾斜時，補(bǔ)償元件會搖晃。 為了盡快穩(wěn)定“鐘擺”的擺動，安裝空氣阻尼器或磁性阻尼器。 該裝置比微傾斜水平儀作業(yè)效率高、精度穩(wěn)定，在多風(fēng)和氣溫變化較大的地區(qū)作業(yè)尤為明顯。