3.8 光学水准仪的检验与校正方法

为保证测量工作能得出正确成果，工作前必须对所使用水准仪进行检验和校正。

3.8.1 微倾式光学水准仪的检验和校正

微倾式水准仪的主要轴线有圆水准轴、竖轴、水准管轴、视准轴 （图3.24），它们之间应满足3个主要几何条件 （圆水准器轴平行于竖轴；十字丝横丝垂直于竖轴，水准管轴平行于视准轴）。水准管轴和视准轴两个空间直线在铅垂面内投影的夹角称i角，在水平面内投影的夹角称交叉误差i_W。微倾式水准仪的检校应按以下介绍顺序进行。

图3.24 水准仪主要轴线

（1）圆水准器检验和校正。

1）检验。安置仪器后先调脚螺旋，使圆水准器气泡居中［图3.25（a）］，然后将仪器旋转180°，若气泡仍然居中则不需校正，若气泡有了偏移则应校正［图3.25（b）］。

2）校正。校正时先调脚螺旋使气泡向中央移回一半，见图3.25（c），然后用校正针拨动圆水准器底下3个校正螺旋（图3.26）使气泡居中即可。校正后应将仪器旋转180°再次进行检验，若气泡仍不居中应再次进行校正。校正时需要旋紧某个校正螺旋时必须先旋松另两个螺旋，校正完毕时必须使3个校正螺旋都处于旋紧状态。

图3.25 圆水准器校正

（a）居中；（b）偏离；（c）校位

图3.26 圆水准器校正螺丝位置

（a）仰视图；（b）剖面图

（2）十字丝横丝检验与校正。

1）检验。整平仪器后，用横丝瞄准墙上一固定点P［图3.27（a）］，转动水平微动螺旋若点子离开横丝［图3.27（b）］则表示横丝需要校正；若点子始终在横丝上移动［图3.27（c）、（d）］则不需校正。

图3.27 望远镜十字丝横丝水平的检验与校正

（a）歪P左；（b）歪P右；（c）正P左；（d）正P右

2）校正。打开十字丝分划板的护罩，可见到3个或4个分划板的固定螺丝（图3.28），松开这些固定螺丝后用手转动十字丝分划板座使横丝水平然后再上紧固定螺丝，此项校正须反复进行。最后应旋紧所有固定螺丝。

图3.28 望远镜十字丝分划板固定螺丝

（3）水准管轴与视准轴间i角的检验与校正。

1）检验。如图3.29所示，在比较平坦的地面上安置水准仪，从仪器向两侧各量约30m定出等距的A、B两点打下木桩或尺垫标志并竖立水准尺，则夹角i在两尺上所产生读数误差均为Δ。设A、B两尺上读数分别为a₁ 及b₁，则两读数之差即为两点高差的正确值h_AB（即h_AB=a₁-b₁）。然后将水准仪搬到离B点约2～3m处（即水准仪望远镜的最短明视距离位置，当物体与望远镜间的距离小于明视距离位置时通过望远镜将无法看清物体）先读取近尺读数b₂ （因仪器距B点很近，故可将b₂ 近似看作视线水平时的尺上读数），由此可计算视线水平时远尺的正确读数，若远尺实际读数不是而是a₂则说明水准管轴不平行于视准轴而需要校正。i角的大小为i=（Δ_A/D_A）ρ″=。

图3.29 i角的检验与校正现场示意

（a）仪器居中得正确高差；（b）仪器挂边得i角影响量

2）校正。转动微倾螺旋使远尺读数从a₂变为，此时视准轴水平了但气泡已偏离中点，拨动水准管一端的上下两个校正螺丝 （图3.30）使水准管气泡居中即可。此项工作要反复进行几次直到i角在限值 （3mm/km仪器为20″）以内为止。水准管校正螺旋的位置如图3.31所示，校正时应先松动左右两个校正螺旋，然后拨动上下两校正螺旋使气泡符合，拨动上下校正螺旋时应先松一个再紧另一个逐渐改正，最后校正完毕后所有校正螺旋都应适度旋紧。

图3.30 i角校正示意

（a）上松下紧；（b）下松上紧

图3.31 水准管校正螺旋的位置

（4）水准管轴和视准轴交叉误差i_w的检验和校正。

图3.32 仪器的安置位置

一般工程水准测量中可不进行此项检验，精密水准测量必须进行交叉误差i_w检校。交叉误差的检校应在i角检校前进行。

1）检验。在离水准仪约30m处竖立水准尺，仪器安置如图3.32所示（使一个脚螺旋在视线方向上），仪器整平并使水准管气泡符合后读出水准尺上读数，然后旋转在视线两侧的两个脚螺旋（按相对的方向各旋转约两周并使水准尺读数不变），再按相反方向旋转位于视线两侧的脚螺旋并保持原读数不变，转动中应注意观察仪器向两侧倾斜时气泡移动的情况［可能出现图3.33中4种情况中的一个。图3.33（a）表示既没有交叉误差也没有i角误差；图3.33（b）表示没有交叉误差，有i角误差；图3.33（c）表示有交叉误差，没有i角误差；图3.33（d）表示既有交叉误差又有i角误差］。

2）校正。拨水准管一端的横向校正螺旋，反复检验和校正，使仪器向两侧倾斜时气泡的移动只出现图3.33中（a）或（b）两种情况时交叉误差就消除了。

图3.33 交叉误差的判别

（a）居中；（b）同向等量移位；（c）异向等量移位；（d）乱移位

3.8.2 自动安平式光学水准仪的检验和校正

自动安平水准仪应满足的条件主要有4个，即：圆水准器轴平行于仪器的竖轴；十字丝横丝垂直于竖轴；水准仪在补偿范围内应能起到补偿作用；视准轴经过补偿后应与水平线一致。前两项的检验校正方法与微倾式水准仪相应项目的检校方法完全相同。

（1）水准仪补偿性能的检验与校正。

将水准仪安置在一点上，在离仪器约30m处竖立一个水准尺。安置仪器时使其中两个脚螺旋的连线垂直于仪器到水准尺连线的方向。用圆水准器整平仪器并读取水准尺上读数。旋转视线方向上的第三个脚螺旋，让气泡中心偏离圆水准器零点少许，读取水准尺上读数，然后再次旋转这个脚螺旋使气泡中心向相反方向偏离圆水准器零点并读数。重新整平仪器，用位于垂直于视线方向的两个脚螺旋，先后使仪器向左右两侧倾斜，分别在气泡中心稍偏离圆水准器零点后读数。如果仪器各次读数与仪器整平时所得读数之差不超过2mm则可认为补偿器工作正常，否则应检查原因或送工厂修理。检验时圆水准器气泡偏离的大小应根据补偿器的工作范围及圆水准器的分划值来决定［比如补偿工作范围为±5′、圆水准器的分划值（弧长所对之圆心角值）为8′/2mm的自动安平水准仪，气泡偏离圆水准器零点不应超过（5/8）×2=1.2mm］，补偿器工作范围和圆水准器的分划值在仪器说明书中可以查到。

（2）视准轴经过补偿后应与水平线一致的检验与校正。

若视准轴经补偿后不能与水平线一致则也构成i角并产生读数误差。这种误差的检验方法与微倾式水准仪i角的检验方法相同，但校正时应校正十字丝（拨十字丝的校正螺旋，使图3.29中A尺的读数从a₂改变到，即使之符合水平视线的读数）。