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水準儀檢定裝置的型式與校準
摘要：水準儀是一種運用廣泛的大地工程測量儀器，本文對水準儀檢定裝置的型式與校準進行闡述，以對了解、研究和建立水準儀檢定裝置，更好開展水準儀檢定工作起到一定的作用
關鍵詞：水準儀;水平標準;準直標準;平行光管;準線管
一、前言
水準儀是借助儀器的水平準直線作為基準，進行高差測量的大地工程測量儀器，廣泛用于大地水準測量、地震形變測量、各種工程建設水準測量與大型精密機械安裝等。計量檢定校準機構研究與建立水準儀檢定裝置，對開展與滿足水準儀的檢定工作無疑具有重要作用。本文就此對水準儀檢定裝置的型式及校準做一定的分析與闡述。
二、正文
水準儀檢定裝置是一種為檢定水準儀提供水平標準視線和準直標準視線的檢定裝置。它主要由水平平行光管、準直準線管、微傾與位移工作臺、相關測微機構組成。可檢定水準儀的i角誤差、望遠鏡的調焦運行誤差、安平誤差、視軸交叉誤差、自動安平補償誤差及補償工作范圍等項目。按其精度與性能可分為三個等級：由高到低分別是用于檢定最高精度DS05、DSZ05級水準儀，高精度DS1、DSZ1級水準儀和普通精度DS3、DSZ3級水準儀。它所要求作為標準器的平行光管，其焦距f分別為f≥1000 mm、f≥500 mm、f≥500mm，其水平準線偏差分別為≤2″，≤3″，≤4″。作為準直標準的準線管，其準直線誤差分別為≤0.2 mm，≤0.2mm，≤0.3 mm。
水準儀檢定裝置的型式主要可以列舉三類，分別是以水準儀檢定規程中所例：由可相互獨立的水平標準平行光管與準直標準準線管組成;以武漢地震研究所JSJ精密水準儀檢定儀為例：由水平標準平行光管與準直標準準線管合為一體組成;以九江中國船舶總公司第6354所JQJY高精度經緯儀水準儀檢定儀為例：由多齒臺與可相對水平定位的平行光管，及分立與平行光管的準直標準準線管組成。以下就上述三類水準儀檢定裝置的型式與校準進行相應的闡述。
1、 由可相互獨立的水平標準平行光管與準直標準準線管組成的水準儀檢定裝置,如圖1所示，
以水準儀檢定規程所列為例：由一個不帶測微器的平行光管作為水平標準主管，另一個帶測微器的平行光管作為水平標準副管和主管的陪撿管，借助一臺精密水準儀，將位于水準儀工作臺兩側相對位置的這兩個平行光管，按JJG423-2003水準儀檢定規程的方式建立水平基準。也可以由一個帶測微器的平行光管作為水平標準管，如圖2所示，
借助一臺陪撿器，如圖3所示，調整平行光管，將其視線十字絲與經陪撿器反射回來的十字絲像重合，從而將平行光管校至水平。檢定水準儀i角時，按檢定規程的方式得出i=d儀器-d標準 。
2、 由水平標準平行光管與準直標準準線管合為一體所組成的水準儀檢定裝置，如圖4所示，
圖5 圖4
以JSJ精密水準儀檢定儀為例：該檢定裝置采用平面外調焦自動安平原理設計，主機為長焦距自平準線系統，分劃板十字絲中心位于成像物鏡組的后主點，如圖5所示，高精度雙擺位移動擺鏡補償器，能自動安平且在準線方向上實現2m～∞準線目標連續可調的自平準線。其校準方式為補償器(擺鏡)雙擺位確定反射面居大地豎直位置，雙擺位對稱于豎直位置，通過i角測量光楔測量雙擺位的兩個位置確定其豎直零位位置，從而確定i角測量光楔的讀數零位。雙擺位對稱中心豎直面確保分劃板中心點隨擺鏡調焦移動時，其擺鏡成像點成一水平直線。若分劃板中心在徑向處于光軸的理想位置，則出射光線為理想水平位置。由于實際存在徑向位置誤差，其出射平行光一定程度上偏于水平方向， 通過補償器的調整與擺位來消除擺差;借助一臺陪撿器，通過微調光楔進行儀器自校，使其平行光水平，但同時水平微調光楔調整后也會改變存在擺差的i角測量光楔零位，因而需要不斷通過i角測量光楔，調整擺鏡零位位置和通過自平微調光楔調整分劃板出射光線的水平性來達到i角測量光楔既位于擺境對稱豎直面位置，同時也達到分劃板出射光線水平方向;即調整時先調i角測量光楔，確定擺境零位，消除擺差，再調準線水平光楔，最終使水平準線達到溯源精度。
3、 由多齒分度臺與可相對水平定位的平行光管及分立于平行光管的準直標準準線管組成水準
儀檢定裝置，如圖6所示，以我司研制的JQY-1A型 高精度經緯儀水準儀檢定裝置為例：該檢定裝置由立式多齒分度臺、臥式多齒分度臺、檢調管、自準直平行光管和儀器底座組成。通過自準直平行光管與臥式多齒分度臺的轉動，構成任意角度豎直方向無窮遠目標。檢定水準儀i角時，利用多齒分度臺的分度精度，由置平于工作臺上被檢水準儀兩相對180°水平位置，提供對水準儀i角檢定的標準方位線，以水準儀橫絲在分劃板豎絲上讀數d1(帶正負號，格)，臥式多齒分度臺轉180°，望遠鏡旋轉180°，瞄準光管分劃板，同樣讀數d2， i角計算式如下：
4、水準儀檢定裝置中對水準儀調焦運行誤差的檢定是以檢定裝置中準線管為準直標準，通過準線管的調整螺釘與升降水準儀工作臺，將準線管遠近兩處目標與被檢水準儀調焦位置校至重合，由準線管測微器測出被檢儀器調焦運行誤差。以武漢地研所JSJ精密水準儀檢定儀為例:將被檢儀器安置在四維工作臺上，升降工作臺使望遠鏡與自平準線光管大致等高，正平水準儀。瞄準光管的無窮遠目標使橫絲重合，微量不重合時可旋轉平板測微器使之重合。按規程要求分別照準5、10、20、30、50m處目標，用主光管物鏡前的平板測微器讀出鉛錘方向位移量(mm)，從而得出被檢水準儀調焦運行誤差。
三、結束語
以上本文列舉了具有代表性的三種類型水準儀檢定裝置，它們滿足了水準儀檢定中的相關要求，是國內各計量檢定機構中廣泛采用的型式。通過對這三種類型“水準儀檢定裝置型式與校準”的分析闡述，可為相關計量人員了解和掌握它們的形式特點和校準方法提供幫助，也可為從事水準儀檢定的計量機構根據自身的條件和需求，建立水準儀檢定裝置起到一定的作用。
參考文獻：
JJG423-2003水準儀檢定規程
JJG960-2001水準儀檢定裝置檢定規程
相關產品技術說明
參考文獻
[1] 朱正輝主編.幾何量計量(上冊).北京:原子能出版社,2002.6
[2] 李伯奎,劉遠偉.表面粗糙度理論發展研究.中國科學院上海冶金研究所.博士論文,2000
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