水准仪是进行高程测量的仪器。根据国标《水准仪》（GB/T101562009）规定．我国水准仪按精度分为3级，有高精密水准仪、精密水准仪、普通水准仪。国产的水准仪系列有DSZ05、DS1、DS3、DS10等型号，其中“D”、“S”和“Z”分别为“大地测量”、“水准仪”和“自动安平”的汉语拼音第一个字母，05、1、3、10等是以毫米为单位的每千米高差中数偶然中误差，通常在书写时省略字母“D”，直接写为S05、S1、S3等。
建筑测量常用仪器之水准仪
一.普通水准仪普通水准仪包括DS3中等精度以下水准仪，主要分为光学微倾式水准仪和光学自动安平水准仪。其中光学微倾式水准仪在水准管的上方安装一组符合棱镜，通过符合棱镜的反射作用，气泡两端的影像反映在望远镜旁的符合气泡观察窗中；若气泡两端的半像吻合时，就表示气泡居中；若气泡的半像错开，则表示气泡不居中，这时应转动微倾螺旋，使气泡的半像吻合。
符合棱镜
光学微倾式水准仪使用时，需先用圆水准器进行粗略整平，再用水准管进行精确整平。每对准一个方向，就要调平一次水准管。由于微倾式水准仪对环境要求较高，尤其是多风地区，使用难度较大，现已经较少使用。
二.光学自动安平水准仪自动安平水准仪也称补偿器水准仪，它的构造特点是没有水准管和微倾螺旋，而是利用自动安平补偿器代替水准管和微倾螺旋。即使望远镜筒倾斜，自动安平水准仪的视准轴仍能保持水平。因此，自动安平水准仪是一种操作比较方便、有利于提高观测速度的仪器。
（1）自动安平原理。
当视准轴水平时，物镜光心位于O，十字丝交点位于B，通过十字A丝横丝在尺上的正确读数为a。当视准轴倾斜一个微小角度α(10'）时，十字丝交点从B移至，通过十字丝横丝在尺上的读数A不再是水平视线的读数a。为了能使十字丝横丝读数仍为水平视线的读数a，可在望远镜的光路上加一个补偿器，通过物镜光心的水平视线经过补偿器的光学元件后偏转一个β角，这样在A点处十字丝横丝仍可读得正确读数a。由于α角和β角都是很小的角值，如果下式成立，即能达到补偿的目的：
自动安平原理
自动安平补偿器一般有两种。第一种是使光线偏转，需要在光路中加入光学部件，故称为光学补偿；第二种是用机械方法使十字丝在视准轴倾斜时自动移动，故称为机械补偿。
（2）光学补偿器。
如下图所示为自动安平水准仪的结构剖面图。在对光透镜与十字分划板之间安装一个补偿器，这个补偿器由固定在望远镜上的屋脊棱镜以及用金属丝悬吊的两块直角棱镜组成。当望远镜倾斜时，直角棱镜在重力摆作用下，作与望远镜相反的偏转运动，而且由于阻尼器的作用，很快会静止下来。
自动安平水准仪结构剖面图
当视准轴水平时，水平光线进入物镜后经过第一个直角棱镜反射到屋脊棱镜，在屋脊棱镜内作三次反射后，到达另一直角棱镜，再经反射后光线通过十字丝的交点。
（3）自动安平水平仪的使用。
自动安平水准仪的使用方法与普通水准仪的使用方法大致一样，但也有不同之处。自动安平水准仪的操作方法与普通水准仪的操作方法不同的是，自动安平水准仪经过圆水准器粗平后，即可观测读数。有些型号的自动安平水准仪，在望远镜内设有警告指示窗。当警告指示窗全部呈绿色时，表明仪器竖轴倾斜在补偿器补偿范围内，即可进行读数。否则警告指示窗会出现红色，表明已超出补偿范围，应重新调整圆水准器。
三.精密水准仪DS05级和DS1级水准仪属于精密水准仪。精密水准仪主要用于国家一、二等精密水准测量、地壳运动监测、大型建筑施工测量等。在建筑工程测量中，精密水准仪主要用于房屋建筑物的沉降观测、桩基试验的沉降观测以及建筑构件试验的挠度观测等。精密水准仪必须配有精密水准尺。
（1）精密水准仪的特点。
1.望远镜性能好，物镜孔径大于40mm，放大率一般大于40倍。
2.望远镜筒和水准器套均用因瓦合金铸件构成，具有结构坚固，水准管轴与视准轴关系稳定的特点。
3.采用符合水准器，水准管的分划值为（8"～10"）/2mm；精密水准仪的安平精度一般不低于0.2"。
4.为了提高读数精度，望远镜上装有平行玻璃测微器，最小读数为0.05~0.1mm。
（2）平行玻璃板测微器。
平行玻璃板测微器由平行玻璃板、测微分划尺、传动杆、测微螺旋和测微读数系统组成。平行玻璃板装在物镜前面，通过有齿条的传动杆与测微分划尺相连接，由测微读数显微镜读数。当转动测微螺旋时，传动杆带动平行玻璃板前后俯仰，而使视线上下平行移动，同时测微分划尺也随之移动。当平行玻璃板铅垂时，光线不产生平移；当平行玻璃板倾斜时，视线经平行玻璃板后则产生平行移动，移动的数值则由测微尺读数反映出来。
平行玻璃板测微器
（3）精密水准尺。
精密水准尺，又叫因瓦水准尺，尺的长度受外界温度、湿度影响很小，尺面平直，刻划精密、最大误差每米不大于±0.1mm，并附有足够精度的圆水准器。精密水准尺一般都是线条式分划，在木制的尺身中间凹槽内，装有厚1mm、宽26mm的因瓦尺带，尺底一端固定，另一端用弹簧拉紧，以保持因瓦带尺的平直和不受木质尺身伸缩的变化而变化。因瓦带尺上有左右分划，右边为基本分划，左边为辅助分划，彼此相差一个常数K，相当于从面尺以供测量校核之用。精密水准尺以1cm注记，但有1cm、0.5cm两种分划，0.5cm分划的实际值为读数的1/2，而且该尺与测微螺旋周值为5mm的水准仪配套使用。1cm分划的水准尺应与测微螺旋周值为10mm的水准仪配套使用。
（4）精密水准仪的使用。
精密水准仪的操作方法和普通水准仪基本相同，亦是粗平、瞄准、精平、读数四个步骤，但读数方法则不同。读数时，先转动微倾螺旋。从望远镜内观察使水准管气泡影像符合，再转动测微螺旋，使望远镜中的楔形丝夹住靠近的一条整分划线。其读数分为两部分：厘米以上的数由望远镜直接在尺上读取；厘米以下的数从测微读数显微镜中读取，估读至0.01mm。
建筑测量常用仪器之水准仪
四.电子水准仪电子水准仪也称数字水准仪，测量时，水准仪直接读取特制水准尺上代表数字的条形编码，通过处理器进行分析，并最终转化为电子数据进行显示或存储。
（1）电子数字水准仪的特点。
1.自动读数。只需照准专用的条形码标尺，便可进行自动读数和测量。
2.作业效率高。自动读数提高了测量速度和工作效率。
3.操作简便。较少的操作键结合自动读数功能大大地简化了测量过程。
4.无疲劳观测及操作。只要照准标尺聚焦，按测量键即可完成标尺读数和视距测量。标尺读数并不完全依赖标尺编码清晰度，即使聚焦欠佳也不会影响标尺读数，但调焦清晰后可提高测量速度。
5.与计算机连接后，可对水准仪自动记录和存储的数据进行传输并在计算机上进行数据处理。
（2）电子水准仪测量原理。
电子水准仪使用的标尺与传统标尺不同，它采用条形码尺，条形码印制在尺身上。观测时，望远镜接收到标尺上的条形码信息后，探测器将采集到的标尺编码光信号转换成电信号，并与仪器内部存储的标尺编码信号进行比较，若两者信号相同，则读数可以确定。条形码在探测器内成像的“宽窄”不同，转换成的电信号也随之不同，这就需要处理器按一定的步距改变电信号的“宽窄”，同时与仪器内部存储的信号进行比较，直至相同为止，这项工作花费时间较长。为缩短比较时间，可调节望远镜的焦距，使标尺成像清晰。传感器通过采集调焦镜的移动量，对编码电信号进行缩放，使其接近仪器内部存储的信号，因此，可以在较短的时间内确定读数。
建筑测量常用仪器之水准仪
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