【干货】全站仪水准器的检校原理及方法,值得学习!

     

     

     

    全站仪的一个重要功能是精密测角,在使用它之前必须对它进行检验,看看它是否满足测角仪器的基本要求,若不满足,则必须进行校正,使之满足这些基本要求。从测角原理可知,测角时仪器水平度盘必须居于水平位置,水平度盘是否水平,是借助水准管气泡居中来实现的。水准管气泡居中了则水准管轴水平,水准管轴水平了则仪器竖轴与铅垂线一致,仪器竖轴与铅垂线一致则水平度盘水平。其中,水平度盘垂直于竖轴是由仪器生产厂家保证的,所以,要满足这一系列的几何关系,最关键的是水准管轴必须垂直于仪器的竖轴。

    水准器的检校分圆水准器的检校和管水准器的检校。

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    圆水准器的检校
    【干货】全站仪水准器的检校原理及方法,值得学习!
    01
    检校的原理

    圆水准器轴是指水准器圆球面中点与球心的连线,仪器竖轴是仪器照准部的旋转轴,即水平度盘的几何中心若圆水准器轴在空间平行于仪器竖轴,当气泡居中(此时意味着圆水准器轴竖直)时,竖轴就竖直了,与竖轴垂直的水平度盘也就水平了

    若圆水准器轴不平行于仪器竖轴,当气泡居中(此时圆水准器轴竖直)时,竖轴却倾斜了。如图1所示,VV为仪器的旋转轴(竖轴),LL为仪器的圆水准器轴,假设它们有一交角δ,那么当气泡居中时,圆水准器轴竖直,则仪器的旋转轴VV与铅垂位置有偏差角δ,见图1(a)。将仪器照准部绕竖轴旋转180°,见图1(b),由于仪器旋转时是以VV为旋转轴,即VV的空间位置是不动的,仪器旋转之后,圆水准器中的液体受重力作用,气泡仍将处于最高处。由图1(b)可看出圆水准器轴与铅垂钱之间的夹角为2δ,这时,圆水准器气泡已不居中,而是偏歪到了另一边,气泡中心偏移的弧长所对应的圆心角即等于2δ。

    这说明,在任一位置整平圆水准器,照准部旋转180°后,气泡的偏移量反映了圆水准器轴与竖轴的不平行性(偏角的2倍),可以通过脚螺旋调整气泡回到刚才偏离值的一半,如图1(c)所示,然后再通过脚螺旋下的校正螺旋将气泡调回圆水准器中心,此时圆水准器轴就平行于仪器竖轴了,见图1(d)。

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    1 圆水准器检校的原理
    02
    检校的方法

    (1)将全站仪安置于三脚架上,调整脚螺旋使圆水准器气泡居中,见图2(a)。

    (2)气泡居中后再将照准部绕竖轴旋转180°,如果圆水准器轴不平行于竖轴,则气泡会偏离分划圈的中心位置,见图2(b),偏离角为2δ。

    (3)用脚螺旋调整仪器,使气泡退回偏离值的一半(δ),见图2(c),这时竖轴就竖直了,再用校正针调整圆水准器的校正螺旋,使气泡再退回偏离值的另一半(δ),见图2(d),此时圆水准器气泡居中了,竖轴也竖直了,从而达到圆水准器轴平行于竖轴。

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    图2 圆水准器的检校

    (4)本项检校工作需反复进行,直到符合要求为止。特别是当偏离角2δ过大时,照准部旋转180°后,气泡受限于水准器壁,无法自由偏移,显示出的偏移距离远小于实际偏移的距离,故此时不应该按表面偏移的距离来计数,而应估计调整,待调整到偏角较小、气泡能够自由偏移时,再按各调整一半的原则操作。

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    管水准器的检校
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    01
    检校的原理
    管水准器气泡检校的原理同圆水准器气泡,水准管轴是指过水准管零点的切线,竖轴是仪器的旋转轴,若水准管轴不垂直于仪器竖轴,当气泡居中(此时水准管轴处于水平)时,竖轴却倾斜了,其倾斜角即是水准管轴与水平度盘面的夹角(设为α),见图3(a)。将全站仪照准部绕竖轴旋转180°时,竖轴的空间位置没有改变,仍倾斜α,但水准管的高低两端却易位了,水准管中心偏离了2е(即此时的水准管轴与水平面的夹角为2α),见图3(b),其中一个е是竖轴倾斜引起,另一个е是水准管轴和水平度盘面的夹角,所以当气泡居中后再将照准部绕竖轴旋转180°时,气泡的法线方向偏离竖直面的夹角为2α
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    图3 管水准器的校正原理
    (a) 气泡居中,水准轴水平;(b)旋转照准部180°,气泡偏差为е
    02
    检校的方法
    (1)将全站仪安置于三脚架上,粗略整平。
    (2)将水准管平行于任意两个脚螺旋A和B,调整脚螺旋A和B,使管水准器气泡居中。然后转动照准部180°,若气泡仍居中,则符合要求,否则须校正。
    (3)转动水准管的校正螺旋,使气泡移动总偏移量的一半e,再调整脚螺旋,使气泡居中。
    (4)当偏离角α过大,转180°后,气泡受限于水准管壁,无法自由偏移,显示出的偏移格数远小于实际偏移的格数,故此时不应该按表面偏移的格数来计数,而应估计调整,待调整到α角较小、气泡能够自由偏移时,再按各调整一半的原则操作。
    (5)本项校正工作需反复进行,直到符合要求。
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    图4 管水准器校正过程

    (a)用脚螺旋改正е/2;

    (b)用水准器校正螺旋改正е/2

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