基本信息
- 项目名称：
- 快速校验水准仪装置
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 快速检验水准仪装置可以广泛用于土木工程施工中，该装置精确度较高，使用方便，价格低廉，可操作性较强。
- 详细介绍：
- 水准仪在使用过程中其精度总受到i角的影响。水准仪望远镜中的十字丝固定于目镜的上下V形槽中，下面的V形槽由弹簧支撑，上面是一个夹紧调节螺丝。由于外界环境的变化，如温度、湿度、震动的变化，会使i角产生微小的变化，即在使用水准仪进行测量时，视线不是水平的，而是与水平面间存在一个微小的误差角i，这样当测距越远则测量读取的数值误差就越大，这一直是工程测量中存在的问题，若是能将 i角快速测出，即可通过转动水准仪V形槽上的螺丝钉的位置来减小仪器存在的i角，从而提高测量精度。 快速校验水准仪装置包括水系统、固件系统和待检水准仪，由30米胶皮管，2根玻璃管，1个水箱组成的水系统组成。采用连通器原理和反算三角函数等原理，可以广泛用于土木工程施工中，该装置精确度较高，使用方便，价格低廉，可操作性较强。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 无论生产单位还是教学部门，在水准仪的使用过程中，经常要对水准仪的i角进行日常的检验和校正以保证仪器在要求的精度内的正常使用。本装置发明的意义在于利用本装置可随时对仪器的i角进行检验和校正，方法简便易行。目前，国内外对水准仪的i角全部采用平行光管进行检验和校正，仪器设备价格昂贵，一般都是送专门的测绘仪器鉴定部门进行检验和校正，而仪器使用单位如果自己对水准仪的i角进行检验和校正，大都是在室外安置仪器、立尺进行检验和校正，需要人员多、误差较大、作业条件差。本装置一人即可随时在室内对仪器进行检验和校正，方法简便易行。
科学性、先进性
- 快速校验水准仪装置采用连通器原理和反算三角函数等原理，实验过程准确，计算精确。 目前关于检验水准仪i角的校验方法通常有平行光管法和现场调试校正两种方法，这两种放法都有缺陷，而该装置组装方便迅速。水箱加水稳定后，水箱与两玻璃管三端连通立即水平，可以马上对待测水准仪进行校准，快速校验装置操作简单，构造一目了然，适应能力强，同时成本低廉，精度高，优势非常明显。而而且在操作方便、精度达到专业校验单位标准的基础上，只需一人即可完成校验，节约人力，费用更省，优越性高，便于大量推广使用。
获奖情况及鉴定结果
- 1、水准仪i角快速检验装置，于2009年5月9日在校级创新性实验成果鉴定中，鉴定合格。 2、论文《水准仪i角快速检验装置》，于2009年6月在国家级核心科技期刊《矿山测量》上发表。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无工业产权的技术转让
作品可展示的形式
- 实物、照片、现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本装置只需一人即可。首先将装置按原理图组装，在水箱中加入清水，接着架设需要校验的水准仪，然后进行试验。从原理图可知，水准仪如果没有i角的影响，那么在水准仪中看到的两根玻璃管中的液面应在同一刻度上。然而由于i角的存在，视线与水平线之间出现一个锐角，根据直角三角形的两直角边即可反算出i角。最后，转动水准仪V形槽上面的螺丝钉的位置，旋进或旋出，进而改正水准仪i角，即完成对水准仪的快速校验。 快速校验水准仪装置组成，包括水系统、固件系统和待检水准仪，而整个装置的购买成本就在700元左右。而平行光管单套价格2000元以上，比此装置价格高出两倍，所以一般只有专业的水准仪校验单位和少数经济实力雄厚的企业才会购买；此外，平行光管日常维护成本也比较高，适应能力欠缺。而现场调试校正采用多个标杆校准，使用不方便，精度也不高。 从市场需求分析来看，目前国内建筑业蓬勃发展，特别是未来5年铁路高速公路等基础设施的国家投资重大，该装置凭借在经济和技术上的优势，市场前景光明。
同类课题研究水平概述
- 水准仪在使用过程中其精度总受到i角的影响。国内外目前检验水准仪i角的实验方法及试验装置有很多，如平行光管法、对比平行光管法现场调试法、i角半角校正法、弗尔斯特(F¨orstner)法、奈鲍尔(N¨ahbauer)法、费式法、日本方法以及可用于检验数字水准仪i角的各种方法等但大都存在各自的弊端，在精度、价格及实用性方面出现了一些问题，在工程实践中并未被施工单位及各检测机构所广泛使用。 平行光管法是目前建筑业流行最广的一种方法，它精度高，操作方便，但在价格方面没有优势，且平行光管日常维护成本也比较高，适应能力欠缺，对精度非常灵敏的光学仪器在实际操作中，气温湿度等耐受能力差，而组件稍微有磨损在误差上就有很大体现，适应能力差，自身也需要定期检校，十分麻烦。 现场调试校正法采用多个标杆校准，精度虽也不低，但校验一台水准仪至少要三个人，消耗人力，可操作性不强；i角半角校正法检验i角时需三台同等级的水准仪，由于没有进行调焦,所以方法中误差来源是瞄准误差和望远镜视准线安平误差，这种方法也较为可靠,操作起来也相对简便,缺点是不能直接读出或计算出i角误差的大小，增加了不必要的工作量。 当距离较短,i角较小时,对测定精度要求较高,此时可以选用弗尔斯特法或奈鲍尔法测定水准仪的i角，但是对于DS3水准仪,测距也不能太大,因为随着距离的增加,观测误差也随之增大,考虑到其测定精度,弗尔斯特法和奈鲍尔法不太合适，日本方法不适合精密水准仪i角的检验，且这几种方法需考虑调焦透镜运行正确与否，才能保证i角的校验准确度；对于用来测量数字水准仪i角的室外的费式法，由于目前数字水准仪没有相应的检测设备,国内各个检定部门对数字水准仪i角的检定只能采用相应的条码水准标尺在室外进行,并利用数字水准仪机内的i角的测量程序,一般采用室外费式法，从理论上讲,此法较为科学,既适用于光学水准仪用于数字水准仪i角的检定。GB/T12897-2006《国家二等水准测量规范》中对水准仪i角的检测也使用费式法，但因在室外进行,温度变化、阳光辐射、大气折光、地面震动、扶尺不正等外界因素将直接影响仪器测试准确度的真实性，由此也引发了一些研究者将这种检定方法搬到室内标准环境条件进行的室内费式法。 本创新性项目总结当前水准仪i角测定中的各种方法，找出其中存在的问题，学习先进技术领域的思想，制作水准仪i角快速校验装置，便于推广使用。
