任务六 水准仪的检验与校正
根据水准测量原理，要求水准仪能提供一条水平视线，那么水准仪的轴线之间应满足一定的几何关系，由于仪器经运输和使用，会使水准仪上某些部件的相对位置发生变化，从而破坏各轴线间应满足的几何条件。为此，在水准测量之前，应对水准仪进行必要的检验。如果不满足条件，并超过了规定要求，则应进行校正。
图2-22 水准仪的几何轴线
如图2-22所示，水准仪的轴线有视准轴CC、水准管轴LL、圆水准器轴L′L′、仪器竖轴VV。水准仪的轴线之间应满足的几何关系：
（1）圆水准器轴平行于仪器的竖轴，即L′L′∥VV。
（2）十字丝横丝垂直于竖轴。
（3）水准管轴平行于视准轴，即LL∥CC（主要条件）。
水准仪的检验校正工作应按规定顺序进行，不得颠倒顺序，避免前面检校项目受后面检校项目的影响。三个检验项目须按下列顺序进行。
一、圆水准器轴平行于仪器的竖轴的检验和校正
圆水准器是用来粗略整平水准仪的，如果圆水准轴L′L′与仪器竖轴VV不平行，则圆水准器气泡居中时，而仪器竖轴不竖直。若竖轴倾斜过大，可能导致转动微倾螺旋到了极限位置还不能使水准管气泡居中（或超出自动安平水准仪的补偿范围）。因此，把此项校正做好，才能较快地使符合水准气泡居中。
1.检验
安置好水准仪后，转动脚螺旋使圆水准器的气泡居中，然后将望远镜旋转180°，如果气泡仍然居中，说明满足此条件，即L′L′∥VV。如果气泡不居中，则需校正。
2.校正
如图2-23所示，设望远镜旋转180°后，气泡不在中心而在图2-23（b）位置，这表示这一侧的校正螺丝偏高。校正时，转动脚螺旋使气泡从图2-23（b）位置朝圆水准器中心方向移动偏离量的一半，到图2-23（c）的位置，这时仪器竖轴基本竖直，然后调节三个校正螺丝使气泡居中。如图2-24所示。由于校正时一次难以做到准确无误，需反复检验和校正，直至仪器转至任何位置，气泡始终位于中央为止。
图2-23 圆水准器的检验与校正
二、十字丝垂直竖轴的检验与校正
水准测量是利用十字丝分划板中的横丝来读数的，当竖轴处于铅垂位置时，而横丝倾斜，显然读数将产生误差。
图2-24 圆水准器校正螺丝
1.检验
安置好仪器后，将横丝的一端对准某一固定点状标志P，如图2-25所示，固定制动螺旋后，转动微动螺旋，使望远镜左右移动，若P点始终不离开横丝，则说明十字丝横丝垂直于仪器竖轴，条件满足；若偏离横丝，如图2-25（d）所示，说明横丝不水平，需校正。
图2-25 十字丝横丝的检验与校正
此外，由于十字丝纵丝与横丝垂直，因此，可采用挂垂球的方法进行检验，即将仪器整平后，观察十字丝纵丝是否与垂球线重合，如不重合，则需校正。
2.校正
旋下目镜十字丝环护罩，可见两种形式：第一种如图2-25（e）所示，在目镜端镜筒上有3颗固定十字丝分划板座的沉头螺丝，校正时松开其中任意2颗，轻轻转动分划板座，同法使横丝水平，再将螺丝拧紧。此项检校也需反复进行，直合格为止。另一种如图2-25（f）所示，为旋下目镜十字丝环护罩后看到的一种情况，这时松开十字丝分划板座4颗固定螺丝，按横丝倾斜的反方向轻轻转动十字丝分划板座，使P点到横丝的距离为原偏离距离的一半，再进行检验，直到使横丝水平，然后拧紧4颗螺丝，盖上护盖。
三、水准管轴平行于视准轴的检验和校正
由于水准仪上的水准管与望远镜固连在一起，若水准管轴与望远镜视准轴互相平行，则当水准管气泡居中时，视线也就水平了。因此，水准管轴LL与视准轴CC互相平行是水准仪构造的主要条件。由于仪器在运输和使用的过程中，这种相互平行的关系被破坏，水准管轴LL与视准轴CC之间形成一i角。检验的目的，就是检验i角是否超限。
1.检验
在较平坦的地面上，选定相距约80m的两点A和B，如图2-26所示。将水准仪安置于AB中点C处，用变动仪器高法，连续两次测出A、B两点的高差，若两次高差之差不超过3mm，则取两次高差的平均值h1作为最后结果，由于前视距离相等，i角对前、后水准读数的影响Δ相同，则高差将不受其影响，即得A、B两点的正确高差：
h1=（a1-Δ1）-（b1-Δ2）=a1-b1
图2-26 水准管轴的检验
然后将仪器安置于距B点约3m左右的地方，读取B点上读数为b2，A点尺上读数为a2，又得A、B两点的h2。若h2=h1，说明水准管轴LL与视准轴平行；若h2≠h1，设Δh=h2-h1，说明水准管轴LL与视准轴不平行，即存在i角。因仪器距B点很近，较小的i角对读数b2影响很小，可以忽略不计。于是，根据b2和高差h1计算出A点尺上水平视线的读数应为
a′2=b2+h1
若a2＞a′2，说明视线向上倾斜，i角为正；反之视线向下倾斜，i角为负。因Δh=h2-h1或Δh=a2-a′2，则i角的值为
对于DS3级水准仪，i值不得超过±20″，否则需要校正。或由式（2-15）可得，因为DAB≈83m，则Δh≈8mm。因此，可由Δh不得大于8mm直接进行判断。
2.校正
转动微倾螺旋使中丝对准读数a′2，这时视准轴处于水平状态，但水准管气泡偏离。校正时先用拨针稍微松开水准管一端的左右两个中的任一个螺丝，再用拨针调整水准管一端的上、下两个校正螺丝（图2-27），使气泡居中。
图2-27 水准管的校正
例：设在图2-26中，A、B两点的正确高差h=0.383m，仪器在B点约3m左右的地方读得B点尺上读数b2=1.356，则A点尺上的视线水平时的读数应为
a′2=1.356+0.383=1.739（m）
而在A点尺上的实际读数为1.728m（Δh≥8mm）。此时，转动微倾螺旋使十字丝的中丝对准A点尺上读数1.739m处，再用拨针调整水准管校正螺丝，使气泡居中。
此项检验校正须反复进行，直至达到要求为止。两轴不平行所引起的误差对水准测量成果影响很大，因此，校正时要认真仔细。校正时，应遵守先松后紧的原则，校正要细心，用力不能过猛，所用校正针的粗细要与校正孔的大小相适应，否则容易损坏仪器。校正完毕，应使各校正螺丝与水准管的支柱处于顶紧状态。
由于仪器在运输和使用的过程中，这种相互平行的关系还会发生变化。所以，在每次作业前应进行此项检验和校正。