[發明專利]同步補償器

無效

• 申請號: 200810215870.5
• 申請日: 2008-09-09
• 公開（公告）號: CN101358847A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: 楊炳南
• 申請（專利權）人: 楊炳南
• 主分類號: G01C9/02
• 分類號: G01C9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明用于水準儀的自動安平補償。

水準儀架設好后，通常難以避免地存在小角度的傾斜，不能直接讀取準確 數據。自動安平水準儀可以實現自動補償，修正儀器的傾斜誤差，直接讀取測 量數據。老式的微傾水準儀，每轉動一個角度，都必須精確調節微動機構，令 符合氣泡吻合，才能得到準確讀數，工作效率低，且容易出現人為操作誤差。 微傾水準儀僅僅因為其可靠性高，故障率低，尚能占有市場一席之地。

目前使用的自動安平水準儀，其補償器存在嚴重缺陷。為了讓來自水平方 向的光線準確成像于分劃板十字絲中心，以補償儀器自身的小角度傾斜，一般 采用吊絲補償器。由于鏡面反射特性的限制，要求擺體反射鏡的偏轉角度與儀 器傾斜角度保持恒定的比例關系。吊絲補償器用4條合金吊絲懸掛重心偏移的 擺體，帶動反射鏡按恒定的比例關系偏轉。為了保證儀器足夠的靈敏度，對吊 絲的物理性能要求苛刻，因而吊絲的強度受到限制，整個補償器結構松散、脆 弱，一旦受到較為強烈的沖擊、震動，吊絲就可能被拉長、變形，出現過補償、 欠補償等問題；嚴重時甚至會使吊絲斷裂，阻尼卡死，導致補償器完全失效， 儀器不能工作。加大吊絲強度則勢必降低其柔軟性，儀器靈敏度降低，這一對 矛盾難以調和；氣溫變化較大時，也會引起吊絲長度的變化，使補償率出現偏 差。在返修的自動安平水準儀中，絕大部分故障原因是吊絲損傷、斷裂。更換 吊絲后，補償率的調整，卻是維修中最為頭疼的難題。正是由于故障率高、可 靠性低的原因，不少用戶寧愿選用低效率的老式微傾水準儀，而不愿使用高效 率的自動安平水準儀。因為每次使用都要檢查儀器是否工作正常、準確，一旦 發現儀器故障，連同這之前工作中得到的測量數據是否正確都難以肯定。

本發明同步補償器，摒棄了懸掛吊絲，采用剛體懸掛，徹底解決了吊絲的 諸多缺陷，具有足夠的機械強度，幾乎不存在拉伸、變形、斷裂的可能；分劃 板與補償器擺體同步擺動，也不存在過補償或者欠補償的問題，且不受氣溫變 化的影響，不易發生故障，其極高的可靠性堪與微傾水準儀媲美。

本發明所涉及的剛體懸掛技術，已經得到了成功的應用，屬于成熟技術， 儀器的靈敏度、測量精度都有可靠的保證。

圖1為同步補償器原理圖，圖2為同步補償器結構示意圖。

序號索引：1阿貝棱鏡、2三角棱鏡、3分劃板、4入射光線、5出射光 線、6剛性擺體、7擺軸、8棱鏡框架、9棱鏡框架緊固/調節螺絲、10分劃 板緊固/微調螺絲

圖1，基本原理分析。光線通過儀器透鏡后，在分劃板上形成倒立的實象， 為便于觀察，需要在分劃板前面加裝一個正像棱鏡，將倒立的實像再次反相， 變成正立的實象。

為便于理解說明，圖1中將正像棱鏡視為兩部分：阿貝棱鏡1和三角棱鏡 2。在實際運用中，無須拆分正像棱鏡。阿貝棱鏡1固定安裝，與儀器一起可 做任意小角度的傾斜，三角棱鏡2與分劃板3固定安裝于擺體上(圖1中未畫 出擺體)，同步自由擺動。入射光線4通過阿貝棱鏡1后，經歷了兩次鏡面反 射，(光線經過阿貝棱鏡1的直角面時，實際上有兩次反射，不過這兩次反射 的效果，只是把倒立的實象左右倒轉，對水平方向沒有影響，故圖1中把阿貝 棱鏡1的三次反射視為兩次反射。)再經過三角棱鏡2反射，最后在分劃板3 上形成正立的實象，我們通過儀器目鏡觀察這個實象讀取數據。

很顯然，無論阿貝棱鏡1如何俯仰，水平入射的光線4經過阿貝棱鏡1的 偶次鏡面反射后，入射光線4與出射光線5的角度關系不會發生改變，也就是 說，經過阿貝棱鏡1的偶次反射后，出射光線5的角度沒有改變。

三角棱鏡2與分劃板3固定安裝與剛性擺體內，同步自由擺動。無論儀器 如何俯仰，在重力作用下，它都將保持平衡狀態，與出射光線5之間的角度關 系沒有變化，光線經過正像棱鏡(1+2)的鏡面反射后，在分劃板3上的成像 位置，也不會改變。

綜上所述，來自水平方向的光線，經過正像棱鏡的鏡面反射后，將準確成 像于分劃板3上的準確位置，換言之，不論儀器如何俯仰，補償器都能夠自動 修正，可直接讀取準確測量數據。

圖2，補償器結構示意圖。