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。
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),L'L'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)。
(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。
(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。
(a)用脚螺旋改正е/2;
(b)用水准器校正螺旋改正е/2