自動保持水平的裝置

⑴ 有什麼裝置或結構可以讓一根杠子一直保持水平嗎

最簡單的是水平桿固定的平行四邊形連桿機構，對邊始終是水平的

⑵ 自動安平水準儀

目前，自動安平水準儀已廣泛應用於測繪和工程建設中，它的構造特點是沒有水準管和微傾螺旋，而只有一個圓水準器進行粗略整平。當圓水準氣泡居中後，盡管儀器豎軸有微小的傾斜，但藉助儀器內補償器的作用，視准軸在數秒鍾內自動成水平狀態，從而讀出視線水平時的水準尺讀數值。不僅在某個方向上，而且在任何方向上均可讀出視線水平時的讀數。因此，自動安平水準儀不僅能縮短觀測時間，簡化操作，而且對於施工場地地面的微小震動、松軟土地的儀器下沉以及大風吹刮時的視線微小傾斜等不利狀況，能迅速自動地安平儀器，有效地減弱外界的影響，有利於提高觀測精度。

一、視線自動安平原理

如圖2-27所示，視准軸水平時在水準尺上讀數為a，當視准軸傾斜一個小角α時，此時視線讀數為a′（a′不是水平視線讀數）。為了使十字絲中絲讀數仍為水平視線的讀數a，在望遠鏡的光路上增設一個補償裝置，使通過物鏡光心的水平視線經過補償裝置的光學元件後偏轉一個β角，仍舊成像於十字絲中心。由於α和β都是很小的角度，當下式成立時，就能達到自動補償的目的。即

f·α=d·β （2-24）

式中：f——物鏡到十字絲分劃板的距離；

d——補償裝置到十字絲分劃板的距離。

圖2-27 視線自動安平原理

二、補償裝置的結構

補償裝置的結構有許多種，大都是懸吊式光學元件（如屋脊棱鏡、直角棱鏡等）藉助於重力作用達到視線自動安平的目的，也有藉助於空氣或磁性的阻尼裝置穩定補償器的擺動。如國產DSZ₃自動安平水準儀，採用懸吊棱鏡組的補償器藉助重力作用達到自動安平的目的。如圖2-28所示補償器安在望遠鏡光路上與十字絲相距d=f/4處，當視線微小傾斜α角時，傾斜視線經補償器兩個直角棱鏡反射，使水平視線偏轉β角，正好落在十字絲交點上，觀測者仍能讀到水平視線的讀數，從而達到了自動安平的目的。

有的精密自動安平水準儀（如Ni007）的補償器是一塊兩次反射直角棱鏡，用薄彈簧片懸掛成重力擺，用空氣阻尼，瞄準水準尺後，一般在2～4s後就可靜止，此時可進行讀數。

三、自動安平水準儀的使用

使用自動安平水準儀時只要將儀器圓水準氣泡居中（粗略整平），即可瞄準水準尺進行讀數。一般圓水準器的分劃值為（8′～10′）/2mm，補償器作用范圍為d（10′～15′），所以只要使圓水準氣泡居中並不越出圓水準器中央小黑圓圈范圍，補償器就會起到自動安平的作用。為了確保補償器能起到自動安平作用，使用自動安平水準儀仍應認真進行粗略整平，另外，由於補償器相當於一個重力擺，不管是空氣阻尼或者磁性阻尼，其重力擺靜止穩定需2～4s，故瞄準水準尺宜過幾秒鍾後再讀數為好。

圖2-28 視線自動安平的補償結構

有的自動安平水準儀配有一個自動安平啟動鍵或自動安平按鈕，每次讀數前應按一下啟動鍵或按一下自動安平按鈕再讀數，否則補償器不會起作用。使用時應仔細閱讀儀器說明書。