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如图2-20所示，水准仪有四条主要轴线，它们是水准管轴（ LL ）、望远镜的视准轴（ CC ）、圆水准器轴（ L'L' ）和仪器竖轴（ VV ）。
图2-20 水准仪的主要轴线
为了使水准仪能够正常工作，水准仪应满足两个主要条件。
一是水准管轴应与望远镜的视准轴平行。若条件不满足，那么当水准管气泡居中后，水准管轴已经水平而视准轴却未水平，则不符合水准测量的基本原理。
二是望远镜的视准轴不因调焦而变动位置。此条件是为满足第一个条件而提出的。如果望远镜在调焦时视准轴位置发生变动，就不能设想在不同位置的许多条视线都能够与一条固定不变的水准管轴平行。望远镜调焦在水准测量中是不可避免的，因此必须提出此项要求。
水准仪应满足两个次要条件。
一是圆水准器轴应与水准仪的竖轴平行。该条件的满足在于能迅速地调整好仪器，提高作业速度；也就是当圆水准器的气泡居中时，仪器的竖轴已基本处于竖直状态，使仪器旋转至任何位置都易于使水准管的气泡居中。
二是十字丝的横丝应垂直于仪器的竖轴。此条件的满足是当仪器竖轴已经竖直，在读取水准尺上的读数时就不必严格用十字丝的交点，可以用交点附近的横丝读数。
虽然在水准仪出厂时已经过检验满足上述条件，但由于运输中的震动和长期使用的影响，各轴线的关系可能发生变化，因此作业之前，必须对仪器进行检验与校正。
（1）检验目的 使圆水准器轴平行于仪器竖轴。
（2）检验原理 假设仪器竖轴与圆水准器轴不平行，那么当气泡居中时，圆水准器轴竖直，仪器竖轴则偏离竖直位置 α 角，如图2-21（a）所示。将仪器旋转180°，如图2-21（b）所示，此时圆水准器轴从仪器竖轴右侧移至左侧，与铅垂线的夹角为2 α ，此时圆水准器气泡偏离中心位置，气泡偏离的弧长所对的圆心角等于2 α 。
图2-21 圆水准器的检验与校正
（3）检验方法 转动脚螺旋，使圆水准器气泡居中，然后将仪器绕其竖轴旋转180°，若气泡仍居中，说明此项条件满足；若气泡偏离圆水准器气泡中心位置，说明此条件不满足，需要校正。
（4）校正方法 如图2-22所示，用校正针拨动圆水准器下面的三个校正螺钉，使气泡退回偏离中心距离的一半，此时圆水准器轴与仪器竖轴平行，如图2-21（c）所示；再旋
图2-22 圆水准器的校正螺钉
转脚螺旋使气泡居中，此时仪器竖轴处于竖直位置，如图2-21（d）所示。此项工作须反复进行，直到仪器绕其竖轴旋转至任何位置圆水准器气泡皆居中为止。
【例2-16】 圆水准器轴与仪器竖轴的几何关系为（ ）。 （互相平行）
（1）检验目的 使十字丝横丝垂直于仪器竖轴。
（2）检验原理 如果十字丝横丝不垂直于仪器竖轴，当竖轴处于竖直位置时，十字丝横丝是不水平的，用横丝的不同部位在水准尺上的读数也不相同。
（3）检验方法 仪器整平后，从望远镜视场内选择一清晰目标点，用十字丝交点照准目标点，拧紧制动螺旋。转动水平微动螺旋，若目标点始终沿横丝做相对移动，如图2-23中的（a）、（b）所示，说明十字丝横丝垂直于竖轴；如果目标偏离开横丝，如图2-23中的（c）、（d）所示，则表明十字丝横丝不垂直于竖轴，需要校正。
图2-23 十字丝横丝的检验校正
（4）校正方法 松开目镜座上的三个十字丝环固定螺钉（有的仪器必须卸下十字丝环护罩），松开四个十字丝环压环螺钉，如图2-24所示。转动十字丝环，使横丝与目标点重合，再进行检验，直至目标点始终在横丝上相对移动为止，最后拧紧固定螺钉，盖好护罩。
图2-24 十字丝的校正装置
【例2-17】 水准仪上十字丝检验校正的目的是（ ）。 （十字丝的横丝垂直于仪器的竖轴）
（1）检验目的 使水准管轴平行于望远镜的视准轴。
（2）检验原理 若水准管轴与视准轴不平行，会出现一个交角 i ，由于 i 角的影响产生的读数误差称为 i 角误差。此项检验也称 i 角检验。在地面上选定两点 A 、 B ，将仪器安置在 A 、 B 两点中间，测出正确高差 h ，然后将仪器移至 A 点（或 B 点）附近，再测高差 h '，若 h = h' ，则水准管轴平行于视准轴，即 i 角为零，若 h ≠ h' ，则两轴不平行。
（3）检验方法 在一平坦地面上选择相距80～100m的两点 A 、 B ，分别在 A 、 B 两点打入木桩或放置尺垫，并在其上竖立水准标尺，将水准仪安置在 A 、 B 两点的中间，使前、后视距离相等，如图2-25（a）所示，精确整平仪器后，依次照准 A 、 B 两点上的水准标尺并读数，设读数分别为 a 1 和 b 1 ，因前、后视距离相等，所以， i 角对前、后视读数的影响相等均为 x ，则 A 、 B 两点的高差为
因抵消了 i 角误差的影响，所以由 a 1 、 b 1 计算出的高差 h 1 是正确高差。
图2-25 水准管轴的检验
将水准仪移至离
B
点约3m处，如图2-25（b）所示。精确整平仪器后，读取
B
点上水准标尺的读数
b
2
，由于仪器离
B
点很近，
i
角对
b
2
的影响很小，可以认为
b
2
是正确读数。根据正确高差
h
1
可求出
A
点上水准标尺的正确读数为
；设
A
点上水准标尺的实际读数为
，说明满足条件。当
时，说明视准轴向上倾斜；
，则视准轴向下倾斜。若
时，需要校正。
由图2-25写出 i 角的计算公式为
（2-18）
式中 ρ ——弧度的秒值， ρ =206265″；
S AB —— A 点到 B 点的距离，m。
规范规定，用于三、四等水准测量的水准仪，其 i 角不得大于20″。否则需要校正。
（4）校正方法 如图2-26所示，转动微倾螺旋，使十字丝的横丝切于 A 点上水准标尺的正确读数 a ' 2 处，此时视准轴水平，但水准管气泡偏离中心。如图2-26所示，用校正针先松开水准管的左、右校正螺钉，然后拨动上、下校正螺钉，一松一紧，升降水准管的一端，使气泡居中。此项检验需反复进行，符合要求后，将校正螺钉旋紧。
图2-26 水准管轴的校正
当 i 角误差不大时，也可用升降十字丝的方法进行校正，具体做法是：水准仪照准 A 点上水准标尺不动，旋下十字丝环护罩，松动左右两个十字丝环校正螺钉（图2-24），用校正针拨动上下两个十字丝环校正螺钉，一松一紧，直至十字丝横丝照准正确读数 a ' 2 为止。
规范规定，在水准测量作业开始的第一周内应每天测定一次 i 角，待 i 角稳定后，可每隔15天测定一次。
【例2-18】 水准仪上圆水准器的作用是粗略整平，水准管的作用是精确整平。 （正确）
【例2-19】 水准测量中， 管水准气泡居中的目的是（ ）。 （使视准轴水平）