CN114111720A - 具有多灵敏度的调平仪器 - Google Patents

Abstract

调平仪器包括限定载体轴线的大致细长载体。第一液体填充气泡瓶安装在载体上，并且限定第一瓶轴线和围绕第一瓶轴线的内部大致筒形的回转表面，内部大致筒形的回转表面由具有预定曲率的曲线形成以呈现第一灵敏度。第二液体填充气泡瓶限定第二瓶轴线并且具有围绕第二瓶轴线的大致筒形的回转表面，并且大致筒形的回转表面由具有比第一瓶的预定曲率更不显著的曲率的曲线形成，以呈现大于第一灵敏度的第二灵敏度，第一瓶轴线和第二瓶轴线大致彼此平行。如果瓶是弯曲的，则它们被相似地定向并且具有不同的曲率以呈现不同的灵敏度。描述了一种使用多瓶调平仪器的方法。

Description

具有多灵敏度的调平仪器

技术领域

本发明总体上涉及测量仪器，并且更具体地涉及具有多灵敏度的调平仪器。

背景技术

酒精水准仪、气泡水准仪或简单的水准仪是用于指示表面是横的(水平的)还是竖直的(铅垂的)的仪器。这样的水准仪包括在每个视点处具有恒定内径的弯曲玻璃瓶或在中部具有略微更大直径的筒形腔，筒形腔不完全填充有液体，在管中留下气泡。当该管或瓶被移位时，气泡移动并且试图上升到内腔内的最高点。

灵敏度对于水准仪是重要规格，因为其准确度取决于其灵敏度。灵敏度规格由所使用的瓶的灵敏度确定。灵敏度由瓶或内部筒形腔的气泡沿着瓶或内部筒形腔移动的曲率半径来确定。灵敏度被定义为将气泡移动距离“X”(一个刻度)所需的倾斜角的角度、分钟或秒。在水准仪行业中，“X”通常被指定为每个刻度0.1英寸或2mm的距离。然而，“X”还可以是其他距离，例如0.05英寸、0.06英寸、3mm等。灵敏度与瓶的曲率半径直接相关。半径越长或越大，瓶将越灵敏。半径越短或越小，瓶将越粗糙。水准仪的用户通常决定特定项目所需的水准仪的灵敏度。为了确定哪个灵敏度对于特定应用是最好的，首先有必要决定测量表面需要多高的水平。如果精度不是重要因素，则可以使用较低灵敏度的水准仪。然而，如果需要更高的精度，则需要使用更高灵敏度的瓶。由于更高灵敏度的瓶对角位移的响应性更高，仅依赖于高灵敏度的瓶可能会让用户感到失望，因为即使小的角位移也导致气泡从瓶的一个极端迅速转移到另一个极端。

传统上讲，水准仪通常包括两个瓶，一个瓶的轴线大致平行于水准仪本体或载体的纵向方向或轴线，以及一个瓶的轴线大致正交于(normal)水准仪的纵向方向或轴线。一个用于测量水平，并且另一个用于测量铅垂。然而，这两个瓶是类似的并且具有基本上相同的灵敏度或气泡沿着其行进的相同的弧形曲率。参见例如美国专利7,340,841和美国专利6,748,665。对于需要不同灵敏度的项目，工作人员可能需要使用具有不同灵敏度的两个或更多个水准仪。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种克服大多数现有水准仪中的固有缺点的水准仪。

本发明的另一个目的是提供一种使用简单且方便的水准仪。

本发明的又一个目的是提供一种水准仪，该水准仪使得用户能够最初使用较低灵敏度的气泡瓶用于较粗糙的调整，并且使用较高灵敏度的气泡瓶形成更精确的调整。

本发明的又一个目的是提供一种可以在多种灵敏度下测量水平或铅垂的水准仪。

本发明的另一个目的是提供一种如先前目的中的水准仪，该水准仪构造简单并且制造经济。

本发明的又一个目的是提供一种所讨论下的类型的水准仪，该水准仪有助于测量并且缓解在进行测量(特别是更准确或更精确的测量)时的挫折。

本发明的又一个目的是提供一种所讨论下的类型的水准仪，该水准仪可以利用直的、弯曲的或从低、中或高灵敏度的任何其他范围的瓶。

为了实现上述目的以及其它目的，这些将在下文中变得明确，根据本发明的调平仪器包括限定载体轴线的大致细长载体。第一液体填充气泡瓶安装在所述载体上，并且第一液体填充气泡瓶限定第一瓶轴线和围绕所述第一瓶轴线的由具有预定曲率的曲线形成的内部大致筒形的回转表面。第二液体填充气泡瓶限定第二瓶轴线并且具有大致筒形的回转表面，大致筒形的回转表面围绕所述第二瓶轴线并且由具有比所述预定曲率更不显著的曲率的曲线形成。所述第一瓶轴线和第二瓶轴线大致彼此平行。

根据本发明的利用水准仪进行测量的方法包括以下步骤：在待测量的表面上布置限定载体轴线的细长载体。在所述载体上提供分别限定第一瓶轴线和第二瓶轴线的第一液体填充气泡瓶和第二液体填充气泡瓶。所述第一瓶轴线和第二瓶轴线彼此平行，并且所述第一瓶具有预定灵敏度，而所述第二瓶具有大于所述预定灵敏度的灵敏度。观察所述第一瓶中的气泡，同时移动待调平的表面直到所述第一瓶中的气泡基本上沿着所述第一瓶轴线居中。当所述第一瓶中的气泡基本上居中时，然后观察所述第二液体填充气泡瓶中的气泡并且移动待调平的表面直到所述第二液体填充的气泡瓶中的气泡基本上居中。所述第一液体填充气泡瓶提供较粗糙的测量，并且所述第二液体填充气泡瓶提供较精细或更精确的测量，以提高测量的精度。

附图说明

从以下结合附图进行的描述中，本发明的以上和其他方面、特征和优点将变得更加明显，在附图中：

图1是根据本发明的调平仪器的正视示意图；

图2是沿着线2-2截取的图1所示的两个不同灵敏度瓶的放大的鱼部段(fishsection)；以及

图3是图1中的区域“图3”的放大图。

具体实施方式

现在具体参考附图，其中自始至终相同或类似的部件由相同的附图标记来指代，并且首先参照图1，调平仪器10被图解地展示并且包括大致细长载体10’，该载体10’限定载体轴线A以及两个平行的边缘或表面E₁和E₂，这两个平行的边缘或表面E₁和E₂对接抵靠待调平或铅直的表面。

本发明涉及使用两组或更多组具有不同测量灵敏度的相关联的气泡瓶。在一个优选实施例中，每组相关联的瓶包括两个瓶，但如将变得清楚的，可以使用多于两个相关联的瓶。在图1所示的展示的实施例中，第一液体填充气泡瓶12安装在载体10’上，并且第一液体填充气泡瓶12具有第一瓶轴线A₁和围绕所述第一瓶轴线A₁的内部大致筒形的回转表面，该内部大致筒形的回转表面12a由具有预定曲率的曲线形成以提供第一瓶灵敏度。第二液体填充气泡瓶限定第二瓶轴线A₂，并且具有围绕所述第二瓶轴线A₂的大致筒形的回转表面14a，该大致筒形的回转表面14a由具有比所述预定曲率更不显著的曲率的曲线形成。第一瓶12和第二瓶14部分地填充有流体或液体，从而分别产生气泡12b和气泡14b，气泡12b和气泡14b在调平测量过程中沿着弯曲表面寻求最高点，如本领域所熟知的。

在图1中，一组S₁的相关联的瓶12、14被布置成使得第一瓶轴线A₁和第二瓶轴线A₂大致对齐或共同延伸成一直线，并且这些轴线大致平行于载体轴线A。还示出了如在图1中观察的左侧上的另外两组瓶S₂和S₃。如同组S₁，给定组中的所有瓶被布置成使得它们的轴线彼此平行。

形成组S₂的瓶还具有它们的大致平行于载体轴线A的轴线，但第一瓶轴线和第二瓶轴线沿着正交于载体轴线A的方向彼此偏移。瓶组S₃类似于瓶组S₂，除了它们角位移90°，使得这些瓶的轴线正交于或垂直于(perpendicular)载体轴线A。

根据正常实践，通过将表面E₁或E₂的边缘之一放置在待调平的表面上，组S₁或S₂中的任一者可以用于调平表面。当通过将边缘或表面E₁或E₂抵靠大致竖直的表面而铅垂放置竖直表面时，使用该组S₃。

除了使用至少两组相关联的气泡瓶中的至少一组之外，本发明的重要特征在于：任何给定组中的每个瓶具有不同的灵敏度并且它们大致是彼此平行或相似定向的。如所指示的，瓶灵敏度涉及在每个瓶中使用不同水平或程度的曲率。参考图2，例如，瓶12具有回转表面12a，回转表面12a具有由具有半径为R₁的圆弧形成的预定曲率半径，而第二瓶14的回转表面14a由具有半径为R₂的圆弧形成，其中R₁小于R₂。R₁与R₂的比率将确定两个瓶的灵敏度范围，并因此确定测量精度的范围。虽然预期该比率大于2，但5至10之间的比率提供令人满意的结果。

每瓶组S₁-S₃在载体10’上的具体位置不是关键的，并且这些瓶组或其他瓶组中的每个瓶组可以被定位在载体10’的纵向端部处、在中心处或沿着该载体的任何其他地方。参照图1和图3，瓶12’和14’如同瓶12、14那样用于测量水平，而瓶12”和14”用于测量铅垂。

虽然弯曲表面12a、14a被示出为形成在载体10’的本体内，但这仅是为了简单或说明性目的。这些表面典型地提供在独立的瓶内或多个瓶内，该独立的瓶或多个瓶在安装在载体10’上的瓶模块内形成。

将理解，虽然大多数商用弯曲瓶和瓶模块展现由圆弧形成为回转表面的筒形曲率，但本发明不限于形成回转表面的曲线的特定弯曲性质或配置。这样的曲率可以是双曲线的、抛物线的或可以用来产生具有不同灵敏度的瓶的任何其他曲率。

参照图3，这些瓶中的至少一个设置有标记12c、14c。此类标记是常规的，这些标记或标签12c可以用于将气泡大致定位在中心以表示基本上水平的定向。虽然这对于一些应用可能足够准确，但是通过将待调平的表面定向成更小心地将更敏感的瓶的气泡带到如图所示的中心，可以获得更准确的水平读数。

因此，在其最广泛的方面中，本发明是针对调平仪器，该调平仪器具有第一液体填充气泡瓶，第一液体填充气泡瓶限定第一瓶轴线和第一瓶灵敏度，在第二液体填充气泡瓶中，第二液体填充气泡瓶限定第二瓶轴线和第二瓶灵敏度，其中所述第一瓶轴线和所述第二瓶轴线大致彼此平行。在具有不同灵敏度的弯曲瓶的情况下，这些瓶通常必须相似地定向以提供在不同灵敏度下的相同测量。

根据本发明的利用水准仪进行测量的方法包括将限定载体轴线的细长载体布置在待测量的表面上。载体上的第一液体填充气泡瓶和第二液体填充气泡瓶分别限定第一瓶轴线或定向和第二瓶轴线或定向。第一瓶轴线和第二瓶轴线彼此平行，或弯曲瓶相对于彼此类似地定向，其中一个瓶具有比第二瓶更大的灵敏度。在使用该水准仪时，观察具有较低灵敏度的瓶，同时移动待调平的表面直到第一瓶中的气泡基本上被察觉到为止。在第一瓶中的液体填充气泡基本上居中时，观察第二液体填充气泡瓶中的气泡，同时移动该表面直到第二液体填充气泡瓶中的气泡基本上也被察觉到为止。在这种情况中，第一液体填充气泡瓶提供较粗糙的测量，而第二液体填充气泡瓶提供较精细的测量以提高测量的精度。

虽然本发明已经描述了在每瓶组中具有两个不同灵敏度的瓶，但应理解的是，本发明还考虑了在每组中具有多于两个瓶的瓶组。因此，例如，瓶组可以包括三个瓶，每个瓶具有不同的灵敏度并且被布置成使得所有三个瓶的轴线彼此平行，或者平行于载体的轴线或者正交于空气。

如上所描述的，每瓶组中的两个瓶的使用可以用于进行更快速的精确测量或使用如现有技术中的瓶的单一瓶提供两个或更多个水平的等效物，从而避免了购买和潜在地运输和储存多个水准仪的必要性，进而带来更大的便利性和降低的成本。

前述内容被视为仅说明本发明的原理。进一步地，由于本领域技术人员将容易想到许多修改和变化，不希望将本发明限制于所示出和描述的精确切的构造和操作，并且因此，可以采取落入本发明的范围内的所有合适的修改和等效物。

Claims (17)

1.一种调平仪器，包括大致细长的载体，所述载体限定载体轴线；第一液体填充气泡瓶，所述第一液体填充气泡瓶安装在所述载体上，并且所述第一液体填充气泡瓶限定第一瓶轴线和围绕所述第一瓶轴线的由具有预定曲率的尖锐曲线形成的内部筒形的回转表面；第二液体填充气泡瓶，所述第二液体填充气泡瓶限定第二瓶轴线并且具有内部筒形的回转表面，所述第二液体填充气泡瓶的内部筒形的回转表面围绕所述第二瓶轴线并且由具有比所述预定曲率更不显著的曲率的尖锐曲线形成，以及所述第一瓶轴线和所述第二瓶轴线两者均平行或正交于所述载体轴线。

2.根据权利要求1所述的调平仪器，其中，所述第一瓶轴线和所述第二瓶轴线大致对齐或共同延伸成一直线。

3.根据权利要求1所述的调平仪器，其中，所述第一瓶轴线和所述第二瓶轴线沿着正交于所述载体轴线的方向彼此偏移。

4.根据权利要求1所述的调平仪器，其中，所述第一瓶轴线和所述第二瓶轴线大致正交于所述载体轴线。

5.根据权利要求1所述的调平仪器，其中，所述预定曲率由具有半径R1的圆弧形成，并且所述第二瓶的所述回转表面由具有半径R2的圆弧形成，其中R1＜R2。

6.根据权利要求5所述的调平仪器，其中，R2/R1＞2。

7.根据权利要求6所述的调平仪器，其中，R2/R1＞5。

8.根据权利要求1所述的调平仪器，其中，所述第一瓶和第二瓶布置在所述载体的一个轴向端部处的区域中的所述细长载体上。

9.根据权利要求1所述的调平仪器，其中，所述载体包括第一液体填充气泡瓶和第二液体填充气泡瓶，所述第一液体填充气泡瓶和所述第二液体填充气泡瓶具有大致平行于所述载体轴线的第一瓶轴线和第二瓶轴线；以及另一组第一瓶和第二瓶，所述另一组第一瓶和第二瓶具有大致垂直或正交于所述载体轴线的第一瓶轴线和第二瓶轴线。

10.根据权利要求1所述的调平仪器，其中，所述曲率是非圆形的。

11.根据权利要求1所述的调平仪器，其中，所述瓶中的至少一个设置有标记。

12.根据权利要求10所述的调平仪器，其中，所述第一瓶设置有标记以指示液体填充气泡和所述第一瓶沿着所述第一瓶轴线何时大致居中，以及所述第二瓶设置有标记以指示液体填充气泡和所述第二瓶沿着所述第二瓶轴线何时大致居中。

13.根据权利要求1所述的调平仪器，其中，所述第一液体填充气泡瓶和所述第二液体填充气泡瓶被结合在安装在所述细长载体上的单独的块或构件中。

14.一种调平仪器，包括细长载体，所述细长载体限定载体轴线；第一液体填充气泡瓶，所述第一液体填充气泡瓶限定第一瓶轴线和第一瓶灵敏度；第二液体填充气泡瓶，所述第二液体填充气泡瓶限定第二瓶轴线和第二瓶灵敏度，所述第一瓶轴线和所述第二瓶轴线彼此平行并且平行或正交于所述载体轴线。

15.根据权利要求13所述的调平仪器，其中，所述第二瓶灵敏度大于所述第一瓶灵敏度。

16.一种利用水准仪进行测量的方法，包括以下步骤：在待测量的表面上布置限定载体轴线的细长载体；在所述载体上提供分别限定第一瓶轴线和第二瓶轴线的第一液体填充气泡瓶和第二液体填充气泡瓶，所述第一瓶轴线和第二瓶轴线平行或正交于所述载体轴线，并且所述第一瓶具有预定灵敏度，而所述第二瓶具有大于所述预定灵敏度的灵敏度；观察所述表面，同时移动所述液体填充气泡和所述第一瓶直到所述液体填充气泡和所述第一瓶基本上沿着所述第一瓶轴线居中；当所述液体填充气泡和所述第一瓶基本上居中时，观察所述第二液体填充气泡瓶中的气泡并且移动所述表面直到所述第二液体填充气泡瓶中的气泡基本上居中，由此，所述第一液体填充气泡瓶提供较粗糙的测量，并且所述第二液体填充气泡瓶提供较精细的测量以提高测量的精度。

17.根据权利要求16所述的方法，在所述细长载体上进一步提供至少两组或两对瓶，至少一组的第一液体填充气泡瓶和第二液体填充气泡瓶布置成具有大致平行于所述载体轴线的轴线，而至少一组的第一液体填充气泡瓶和第二液体填充气泡瓶布置成具有大致正交于所述载体轴线的轴线。

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