CN1025972C - 精密水准仪综合检验仪 - Google Patents

Abstract

本发明精密水准仪综合检验仪，是一种室内检定计量器具的计量标准。它要求主机自平准线仪能够自动给出一条高精度准水平线和一个多目标的准线，自身又是一个长焦距测微平行光管。本发明设计了一个长焦距平行光管光学系统和能自动校正其水平精度的自动补偿器及直线水平导轨系统，从而构成自平准线仪、和升降台、微倾台相配合，在室内可完成精密水准仪几乎所有项目的检定工作。

Description

本发明精密水准仪综合检验仪，所属技术领域是一种室内检定计量器具的计量标准。

自国家计量法一九八五年颁布以来，用于大地测量、精密工程测量等领域的水准仪器被纳入法制管理的轨道，即要对其实施强制计量检定，以保证量值的准确可靠。长期以来，检定水准仪的室内计量标准很不完善;另外由于我国目前尚不能生产高精度的精密水准仪（DS05、DSZ05级），所以至今尚未研制用于检定这类精密水准仪的室内检定计量标准，即这一计量标准在我国还是空白。为了工作的需要，许多单位往往是自行改造一些室内计量标准作单项检定，或用野外检定办法代替。因此，直接影响了我国计量法的贯彻实施和计量工作的开展。

目前国外也无检定精密水准仪的定型标准。据世界最大的测量仪器生产公司Lelka集团、德国Zelss厂及日本测机舍等提供的资料表明，国外也尚无一种较完善和理想的这类标准，均是采用自制的单项专用仪器或野外方法进行综合检定来评估精密水准仪的精度。

本发明旨在提供一种室内检定精密水准仪的计量标准，满足国内计量检定工作需要，填补我国这一技术领域的空白。

本发明要求解决以下技术问题：

（1）能自动给出一条高精度准水平线，水平线不确定度应＜0.2″，

（2）能给出一个多目标的准线，准线在铅垂面内的不确定应＜0.05mm，

（3）主机自平准线仪自身又是一个长焦距测微平行光管，可用于检测自动安平水准仪各项补偿误差。

（4）有一个能使被检仪器自由升降和倾斜的系统。

本发明的目的是这样实现的，即解决以上四个技术问题。

（1）为了自动给出一条高精度准水平线，本发明设计了一个长焦距平行光管光学系统6，其f′＝1000mm，同时还设计了一套能自动校正其水平线精度的自动补偿器7，利用以上两个部件组合而成的标准-自平准线仪即能自动给出一条高精度的准水平线。

（2）为了给出一个多目标的准线，本发明利用自动平面补偿镜12在光路中以外调焦原理来获得调焦过程中光轴在铅垂面内几乎不变的无数个目标的准线管，即自动安平准线管。

（3）本发明利用了f′＝1000mm的长焦距平行光管光学系统，并在光学系统内安置了50-100倍显微测微读数系统可将分辨率提高到0.1″，估 读到0.02″，从而使自平准线仪自身又是一个长焦距测微平行光管。

（4）设计了升降台和微倾台。

下面结合具体实施例说明：

图1为本发明结构原理图，1为主机-自平准线仪，2为升降台，3为微倾台，4为基座，5为花岗石平台。

自平准线仪的功能是自动给出一条高精度准水平线和一个多目标的准线而且自身又是一个长焦距测微平行光管。自平准线仪以下边的三个支撑脚置放在基座上，用自身调节锁紧机构固定其位置。升降台和微倾台互为垂直连接成一整体也置放在基座上，升降台由载物台、升降机构、倾斜机构等组成，微倾台设计有微倾机构，根据检测需要进行调节，可使置放在载物台上的被检仪器自由升降和倾斜。基座下有三个调平脚螺钉，置放在花岗石平台上。

如图1所示，自平准线仪内，6为光学系统、7为自动补偿器、8为导轨系统。

1、自平准线仪光学系统

该光学系统为一长焦距平行光管，f′＝1000mm。图2为自平准线仪光学系统图，9为楔形补偿镜（呈锲形、用于微调光线方向），10为长焦距物镜组（其f′＝1000mm），11为分划板，12为自动平面补偿镜（平面自动铅垂水平面），13为照明系统，14为转像棱镜，15为转像物镜，16为读数显微物镜，17为测微目镜组。

（1）照明系统13工作，光线依次传递方向为：→转像棱镜14a→转像物镜15a→分划板11→自动平面补偿镜12→（返回）→长焦距物镜组10→锲形补偿镜9，由于自动平面补偿镜12在分划板11后面的1/2焦距（f′）处，物镜组10的后主点和分划板11的中心完全重合地胶在一起，这时自平准线仪即给出的是一条准水平线。

（2）在上述光路中。当使自动补偿镜沿光轴方向在1/2焦距（f′）范围内前后移动时，就是利用在光路中外调焦原理在准水平线上可获得任意多个十字目标像。

（3）在上述光路中，当增加读数显微物镜、测微目镜组，照明系统不工作时，被检测仪器的光线依次传递方向为：→锲形补偿镜9→长焦距物镜组10→自动平面补偿镜12→（返回）分划板11→转像物镜15a→转像棱镜14a→转像棱镜14b→转像棱镜14c→转像物镜15b→转像棱镜14d→显微物镜16→转像棱镜14e→测微目镜组17，这样就使自平准线仪自身又是一个长焦距测微平行光管。

2.自平准线仪自动补偿器

该自动补偿器是自平准线仪最核心、最关键的部件，其作用是确保自动平面补偿镜始终以极高精度铅垂水平面。图3为自动补偿器结构原理图，18为镜框，12为自动平面补偿镜，20为吊丝，21为旋转吊架，22为摆锤，23为滚珠轴承，24为支撑盘。自动平面补偿镜为一平面反光镜并装在镜框内，镜框和摆锤相连接为一整体，通过吊丝悬挂在旋转吊架上，吊丝是柔软的弹性钢带，每边二根，在与纸面垂直的平面内呈X型安装，二组X型吊丝交点边线水平并通过自动平面补偿镜中心。由于镜框、自动平面补偿镜、摆锤及吊丝组成X型摆，所以使自动平面补偿镜始终处于铅垂状态。为了自校，旋转吊架通过滚珠轴承在支撑盘的水平面内旋转180°，根据旋转前后自动平面补偿镜对光线的偏折程度，再通过公式计算可以自行校验补偿器的补偿性能，从而提高仪器的可靠性。为了消除地磁及其它磁场对摆补偿性能的影响，材料尽可能选用非磁性材料。另外，整个自动补偿器各部件的加工及装调要求极高。

3.自平准线仪导轨系统

为了使自动补偿器调焦运行中在水平面内不得偏移1″的精度，设计了精密直线水平导轨系统。如图4所示，25为410mm的玻璃导轨，用光学加工方法将其加工的非常平直，支撑盘24在导轨上移动。26为传动带，27为右轮，28为左轮，29为过渡轮，30为刻度盘。传动带牵引支撑盘，传动带由左轮、右轮支撑，左轮旋转通过传动带使支撑架、自动补偿器沿导轨运行，左轮旋转通过过渡轮带动刻度盘转动，指示刻度值。

图5为本发明实物图。

本发明可在室内完成精密水准仪几乎所有项目的检定：

（1）由于可给出±0.1″的高精度准水平线，所以可检校精密水准仪1角误差、交叉误差、调焦运行误差、视距乘常数、视距线对称度等。

（2）利用测微光管配上基座及升降台、微倾台，可测自平仪安平精度、补偿误差、长水泡角值误差、符合精度及其它多项误差。

（3）可检定经纬仪调焦运行误差、2c及指标差Ⅰ等。

（4）如果配上多齿分度台和1-2支平行光管即可进行经纬仪所有项目的检校工作。

Claims (4)

1、一种精密水准仪综合检验仪，由准线仪(1)、升降台(2)、微倾台(3)、基座(4)组成，其特征在于准线仪(1)为一种能自动给出一条准水平线的自平准线仪，自平准线仪(1)由长焦距平行光管光学系统(6)、自动补偿器(7)、导轨系统(8)组成，自动补偿器(7)置于导轨系统(8)的玻璃导轨(25)上，并在光学系统(8)的分划板(10)反面的1/2焦距(f′)范围内移动；长焦距物镜组(10)其前有楔形补偿镜(9)，其后主点和分划板(11)的中心完全重合地胶在一起。

2、按权利要求1所述的检验仪，其特征在于自动补偿器（7）是由镜框（18）、自动平面补偿镜（12）、吊丝（20）、旋转吊架（21）、摆锤（22）、滚珠轴承（23）、支撑盘（24）组成，自动平面补偿镜（12）装在镜框（18）内，镜框（18）和摆锤（22）连接为一体，通过吊丝（20）悬挂在吊架（21）上，吊丝（20）是柔软的弹性钢带，每边二根，在与纸面垂直的平面内呈X安装，二组X型吊丝（20）交点连线水平并通过自动平面补偿镜（12）的中心;旋转吊架（21）通过滚珠轴承（23）悬浮置放在支撑盘（24）上，并可旋转180°。

3、按权利要求1所述的检验仪，其特征在于导轨系统（8）主要是由玻璃导轨（25）、传动带（26）、右轮（27）、左轮（28）组成，玻璃导轨（25）非常平直，支撑盘（24）在导轨上，并由传动带（26）牵引，传动带（26）由左轮（27）、右轮（28）支撑。

4、按权利要求1所述的检验仪，其特征在于自平准线仪（1）自身又是一台长焦距测微平行光管。

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