2.6 自动安平水准仪

自动安平水准仪的特点是借助一种补偿装置来代替水准管与微倾螺旋，当圆水准器粗略整平后，尽管仪器视线有微小倾斜，由于仪器内补偿器的作用，视准轴在几秒钟内自动成水平状态，可以读出视线水平时的水准尺读数。因为省去了调微倾螺旋使视线精平的操作，因而缩短了观测时间，简化了操作，避免了仪器下沉、刮风及温度变化等外界因素的影响，提高了观测精度。

1)自动安平水准仪原理

图2.23 自动安平水准仪的原理

自动安平水准仪的设计原理，并不是使望远镜的视准轴能够自动处于水平位置，而是用“补偿器”得到视准轴水平时的读数。如图2.23所示，视准轴水平时与视准轴重合的水平光线落在 ×处，十字丝的交点也在×处，正好获得正确读数。当视准轴倾斜一个α角后，若原来的水平光线不经过“补偿器”，那么它还是通过×处，但是十字丝交点已经移到×处了，也就是转一个β角，让光线恰好通过十字丝的交点，那么在十字丝交点上的读数仍然是正确的，即相当于视准轴水平时的读数。由此可见，设计自动安平水准仪“补偿器”的实质在于使光线通过物镜后其路径发生了偏转，偏转角的大小能够正好“补偿”视准轴倾斜后所引起的读数偏差。由于α和β的值都很小，当式(2.20)成立时，就能达到自动补偿的目的。即：

式中 f——望远镜物镜的焦距；

S——补偿器到十字丝的距离。

凡满足式(2.20)的条件，都能得到“补偿”的目的。

2)自动安平水准仪的操作

自动安平水准仪的操作程序分4步进行，即粗平—瞄准—检查—读数。其中粗平、瞄准、读数方法和微倾式水准仪相同。

检查就是按自动安平水准仪目镜下方的补偿器按钮，查看“补偿器”工作是否正常，在粗平也就是概略置平的情况下，按动1次按钮，如果目标影像在视场中晃动，说明“补偿器”工作正常，视线便可自动调整到水平位置。

3)自动安平水准仪的检验与校正

自动安平水准仪的圆水准器以及十字丝横丝的检验与校正和微倾式水准仪相同。因自动安平水准仪无管水准器，视线水平完全由“补偿器”安平。但由于自动安平“补偿器”受到各种因素的影响，视准轴也不可能成为一条理想的水平视线，与理想水平线总会存在一个夹角，称为i角，其检验与微倾水准仪管水准器的检验相同。校正时，一般松开目镜筒护盖，用拨针拨动十字丝分划板上下校正螺丝(对于十字丝补偿器的仪器，移动十字丝板上的校正环)，使十字丝中心对准标尺的正确读数，再旋转上目镜筒护盖。此项校正应重复进行，直至符合要求为止。

4)自动安平水准仪“补偿器”性能的检验

(1)检验原理

自动安平水准仪“补偿器”的作用是当视准轴倾斜时(在“补偿器”的允许范围内，即气泡中心不超过分划板圈的范围)，能在十字丝上读得水平视线的读数。检验“补偿器”性能的一般原理是有意把仪器的旋转轴安置成不竖直，并测定两点之间的高差，使之与正确的高差相比。即把仪器架在A, B两点连线的中间，假设后视读数时视准轴向下倾斜，再将望远镜转向前视时，由于仪器旋转轴是倾斜的，视准轴将向上倾斜。如果“补偿器”的补偿性能正常，无论视线下倾(后视)或上倾(前视)都可读得水平视线的读数，测得的高差是A, B两点间的正确高差；如果“补偿器”性能不正常，由于前、后视的倾斜方向不一致，视线倾斜产生的读数误差不能在高差计算中抵消，因此测得的高差将与正确高差有明显的差异。

(2)检验方法

在较平坦的地方选择相距100 m左右的A, B点各钉入1个木桩或用尺垫代替，将水准仪置于A, B连线的中点，并使两个脚螺旋(为以下讲述方便称为第1,2脚螺旋)与AB连线方向一致，如图2.24所示。

图2.24 自动安平水准仪的检验

①首先用圆水准器将仪器置平，测出A, B两点间的高差hAB，此值为正确高差。

②升高第3个脚螺旋，使仪器向左(或向右)倾斜，测出A, B两点间的高差hAB左。

③降低第3个脚螺旋，使仪器向右(或向左)倾斜，测出A, B两点间的高差hAB右。

④升高第3个脚螺旋，使圆水准器气泡居中。

⑤升高第1个脚螺旋，使后视时望远镜向上(或向下)倾斜，测出A, B两点间的高差hAB上。

⑥降低第1个脚螺旋，使后视时望远镜向下(或向上)倾斜，测出A, B两点间的高差hAB下。

左、右、上、下倾斜角度均由水准器气泡位置确定，4次倾斜的角度相同时，一般取补偿器所能补偿的最大值。

将hAB左，hAB右，hAB上，hAB下与hAB相比较，视其差数确定“补偿器”的性能。对于普通水准测量，此差数一般应小于5 mm。“补偿器”的校正可按仪器使用书上指明的方法和步骤进行。