水平儀的類型及工作原理

                                              水平儀的類型及工作原理

主要類型

　　氣泡水平儀系檢驗(yàn)機(jī)器安裝面或平板是否水平，及測(cè)知傾斜方向與角度大小的測(cè)量儀器，其外形系用鋼料制造架座，經(jīng)精密加工后，其架座底座必須平整，座面中央裝有縱長圓曲形狀的玻璃管，也有在左端附加橫向小型水平玻璃管，管內(nèi)充滿醚或酒精，并留有一小氣泡，它在管中永遠(yuǎn)位于高點(diǎn)。玻璃筒上在氣泡兩端均有刻度分劃。通常，工廠安裝機(jī)器時(shí)，常用氣泡水平儀的靈敏度為0.01mm/m、0.02mm/m、0.04mm/m、0.05mm/m、0.1mm/m、0.3mm/m和0.4mm/m等規(guī)格，即是將水平儀置于 1 m 長的直規(guī)或平板之上，當(dāng)其中一端點(diǎn)有靈敏度指示大小的差異時(shí)，如靈敏度為0.01 mm/m，即是表示直規(guī)或平板的兩端點(diǎn)有0.01 mm的高低差異 ( 相當(dāng)于兩端點(diǎn)相差2秒 )，當(dāng)1 m長的有h mm高度差時(shí)，氣泡會(huì)一個(gè)刻度的差異。氣泡水平儀的原理是利用氣泡在玻璃管內(nèi)，氣泡可經(jīng)常保持在高位置的特性

　　對(duì)于一定的傾斜角 ，而欲使氣泡的移動(dòng)量大 ( 即所謂靈敏度良好 )，需增大圓弧半徑 (R) 即可。若水平儀每刻度距離為2 mm和靈敏度?為0.01 mm/m時(shí)，相當(dāng)1 m的兩端點(diǎn)相差2秒。即是氣泡管半徑為206.185公尺，裝置在框架內(nèi)，不同靈敏度即有不同半徑，而與框架長短并無直接關(guān)系。

　　使用水平儀應(yīng)先行檢查，先將水平儀放在平板上，讀取氣泡的刻度大小，然后將水平儀反轉(zhuǎn)置于同一位置 ，再讀取其刻度大小，若讀數(shù)相同，即表示水平儀底座與氣泡管相互間的關(guān)系是正確的。否則，需用微調(diào)螺絲調(diào)整直到讀數(shù)*相同，才可作測(cè)量工作。若想檢查水平儀精度，可用正弦桿和量塊組成的已知角度大小。同時(shí)，欲測(cè)量較大傾斜角也可配合正弦桿與水平儀共同使用。

　　新式的水平儀作為傳統(tǒng)水泡式傾角的替代品，更多的應(yīng)用在道路工程，機(jī)械測(cè)量，建筑工程，工業(yè)平臺(tái)，石油勘測(cè)，軍工，船舶，以及其他需要重力參考系下的傾角或者水平的情況。

　　按照 材質(zhì)分類，水平儀又可以分為 塑料水平儀，玻璃水平儀。塑料水平儀精度低，玻璃水平儀精度比較高。國外市場(chǎng)質(zhì)量比的高精度水平儀如：SOLA,BOSCH,ECONNS,EPOCH,RISUX。國內(nèi)有：東方精工，長城, 恒銳 等。。。

　　電子式水平儀，它用來測(cè)量高精度的工具機(jī)，如NC車床、銑床、切削加工機(jī)、三次元量床等床面，其靈敏度非常高，若以測(cè)量時(shí)可左右偏移25刻度計(jì)算，測(cè)量工件只在一定的傾斜范圍內(nèi)均可測(cè)量。電子水平儀的主要原理有電感式和電容式等兩種。根據(jù)測(cè)量方向不同還可分為一維和二維電子水平儀。電子水平儀的測(cè)量部分主要由殼體、測(cè)微裝置和電極水泡式傳感器組成。電子水泡式傳感器與一般水平儀的水準(zhǔn)器的作用相似，但結(jié)構(gòu)不同。

　　電感式原理：當(dāng)水平儀的基座因待測(cè)工件傾斜而傾斜時(shí)，其內(nèi)部擺錘因移動(dòng)所造成感應(yīng)線圈的電壓變化。電容式水平儀其測(cè)量原理為一圓形擺錘自由懸掛在細(xì)在線，擺錘受地心重力所影響，且懸浮于無摩擦狀況。擺錘的兩邊均設(shè)有電極且間隙相同時(shí)電容量是相等，若水平儀受待測(cè)工件所影響而造成，兩間隙不同距離改變即產(chǎn)生電容不同，形成角度的差異。

　　工作原理

　　水平儀的水準(zhǔn)管是由玻璃制成，水準(zhǔn)管內(nèi)壁是一個(gè)具有一定曲率半徑的曲面，管內(nèi)裝有液體，當(dāng)水平儀發(fā)生傾斜時(shí)，水準(zhǔn)管中氣泡就向水平儀升高的一端移動(dòng)，從而確定水平面的位置。水準(zhǔn)管內(nèi)壁曲率半徑越大，分辨率就越高，曲率半徑越小，分辨率越低，因此水準(zhǔn)管曲率半徑?jīng)Q定了水平儀的精度。 水平儀主要用于檢驗(yàn)各種機(jī)床和工件的平面度、直線度、垂直度及設(shè)備安裝的水平位置等。特別是在測(cè)垂直度時(shí)，磁性水平儀可以吸咐在垂直工作面上，不用人工扶持，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，避免了人體熱量輻射帶給水平儀的測(cè)量誤差。

　　水平儀底面及側(cè)面長度均為2000mm的直角形結(jié)構(gòu)，精度一般為（0.02-0.025）mm/m，若用戶有特殊要求，可單獨(dú)定制。 水平儀調(diào)零結(jié)構(gòu)有*之處，較常規(guī)結(jié)構(gòu)相比：1.調(diào)零容易。2.調(diào)整后，零位不易變動(dòng)。如圖1所示。水平儀底V型槽面繞芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)5時(shí)，若氣泡移動(dòng)，可通過調(diào)整螺釘2來達(dá)到要求，該項(xiàng)在出廠時(shí)已調(diào)整好，一般不變。

　　水平儀的結(jié)構(gòu)根據(jù)分類不同而有所區(qū)別?？蚴剿絻x一般由水平儀主體、橫向水準(zhǔn)器、絕熱手把、主水準(zhǔn)器、蓋板和零位調(diào)整裝置等零部件組成。尺式水平儀一般由水平儀主體、蓋板、主水準(zhǔn)器和零位調(diào)整裝置等零部件構(gòu)成。

　　水平儀是以水準(zhǔn)器作為測(cè)量和讀數(shù)元件的一種量具。水準(zhǔn)器是一個(gè)密封的玻璃管，內(nèi)表面的縱斷面為具有一定曲率半徑的圓弧面。水準(zhǔn)器的玻璃管內(nèi)裝有粘滯系數(shù)較小的液體，如酒精及其混合體等,沒有液體的部分通常叫作水準(zhǔn)氣泡。玻璃管內(nèi)表面縱斷面的曲率半徑與分度值之間存在著一定的關(guān)系,根據(jù)這一關(guān)系即可測(cè)出被測(cè)平面的傾斜度。

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