自动保持水平的装置

⑴ 有什么装置或结构可以让一根杠子一直保持水平吗

最简单的是水平杆固定的平行四边形连杆机构，对边始终是水平的

⑵ 自动安平水准仪

目前，自动安平水准仪已广泛应用于测绘和工程建设中，它的构造特点是没有水准管和微倾螺旋，而只有一个圆水准器进行粗略整平。当圆水准气泡居中后，尽管仪器竖轴有微小的倾斜，但借助仪器内补偿器的作用，视准轴在数秒钟内自动成水平状态，从而读出视线水平时的水准尺读数值。不仅在某个方向上，而且在任何方向上均可读出视线水平时的读数。因此，自动安平水准仪不仅能缩短观测时间，简化操作，而且对于施工场地地面的微小震动、松软土地的仪器下沉以及大风吹刮时的视线微小倾斜等不利状况，能迅速自动地安平仪器，有效地减弱外界的影响，有利于提高观测精度。

一、视线自动安平原理

如图2-27所示，视准轴水平时在水准尺上读数为a，当视准轴倾斜一个小角α时，此时视线读数为a′（a′不是水平视线读数）。为了使十字丝中丝读数仍为水平视线的读数a，在望远镜的光路上增设一个补偿装置，使通过物镜光心的水平视线经过补偿装置的光学元件后偏转一个β角，仍旧成像于十字丝中心。由于α和β都是很小的角度，当下式成立时，就能达到自动补偿的目的。即

f·α=d·β （2-24）

式中：f——物镜到十字丝分划板的距离；

d——补偿装置到十字丝分划板的距离。

图2-27 视线自动安平原理

二、补偿装置的结构

补偿装置的结构有许多种，大都是悬吊式光学元件（如屋脊棱镜、直角棱镜等）借助于重力作用达到视线自动安平的目的，也有借助于空气或磁性的阻尼装置稳定补偿器的摆动。如国产DSZ₃自动安平水准仪，采用悬吊棱镜组的补偿器借助重力作用达到自动安平的目的。如图2-28所示补偿器安在望远镜光路上与十字丝相距d=f/4处，当视线微小倾斜α角时，倾斜视线经补偿器两个直角棱镜反射，使水平视线偏转β角，正好落在十字丝交点上，观测者仍能读到水平视线的读数，从而达到了自动安平的目的。

有的精密自动安平水准仪（如Ni007）的补偿器是一块两次反射直角棱镜，用薄弹簧片悬挂成重力摆，用空气阻尼，瞄准水准尺后，一般在2～4s后就可静止，此时可进行读数。

三、自动安平水准仪的使用

使用自动安平水准仪时只要将仪器圆水准气泡居中（粗略整平），即可瞄准水准尺进行读数。一般圆水准器的分划值为（8′～10′）/2mm，补偿器作用范围为d（10′～15′），所以只要使圆水准气泡居中并不越出圆水准器中央小黑圆圈范围，补偿器就会起到自动安平的作用。为了确保补偿器能起到自动安平作用，使用自动安平水准仪仍应认真进行粗略整平，另外，由于补偿器相当于一个重力摆，不管是空气阻尼或者磁性阻尼，其重力摆静止稳定需2～4s，故瞄准水准尺宜过几秒钟后再读数为好。

图2-28 视线自动安平的补偿结构

有的自动安平水准仪配有一个自动安平启动键或自动安平按钮，每次读数前应按一下启动键或按一下自动安平按钮再读数，否则补偿器不会起作用。使用时应仔细阅读仪器说明书。