光學經緯儀的檢校技術及教學措施

王猛

（四川成都鐵路工程學校，四川 成都 611730）

1 照準部水準管軸垂直于儀器豎軸的檢校 ，即LL⊥VV。

按照經緯儀整平的方法將儀器整平，此時水準管軸處于水平位置，若水準管軸垂直于豎軸，則豎軸應處于鉛直位置。若水準管軸不垂直于儀器豎軸，當氣泡居中（此時水準管軸仍然處于水平面上）時，豎軸卻傾斜了，其傾斜角即是水準管軸和水平度盤面的夾角（設為δ）。當我們將光學經緯儀照準部繞豎軸旋轉180°時，豎軸的空間位置沒有改變，仍傾斜δ，但水準管的高低兩端卻易位了，水準管軸傾斜了2δ（即此時的水準管軸與水平面的夾角為2δ），其中一個是δ豎軸傾斜引起，另一個δ是水準管軸和水平度盤面的夾角，所以當氣泡居中后再將照準部繞豎軸旋轉180°時，氣泡的法線方向偏離豎直面的夾角為2δ。此時可用腳螺旋整置儀器，使氣泡退回偏離值的一半（δ），這時豎軸就豎直了，再用校正針調整水準管支架，使氣泡再退回偏離值的另一半（δ），此時水準管氣泡居中了，豎軸也豎直了，從而達到水準管軸垂直于豎軸。進行此方法檢校時，水準管要和兩腳螺旋的連線平行，且儀器經過粗略整平，旋轉180°后的位置可目估進行，也就是仍然要和該兩腳螺旋的連線平行，邊講解邊繪圖形，使學生了解每一步操作時的軸線位置，然后可以在儀器上表演一次，使同學有感性認識，并指出此檢校需要反復進行幾次，逐步趨近于正確關系。

2 十字絲豎絲垂直于橫軸的檢校

在使用和搬運過程中受到碰撞和震動的影響十字絲分劃板平面可能發生輕微轉動，使得十字絲豎絲不一定垂直于橫軸，其檢驗方法是：先整平儀器，用十字絲豎絲一端瞄準一個固定點，鎖定照準部和望遠鏡的制動螺旋；然后轉動望遠鏡的微動螺旋，使望遠鏡繞橫軸向上下微動。如果固定點始終在十字絲豎絲上移動，則條件滿足，否則需要校正。

其校正方法是：卸下目鏡前面的十字絲保護蓋，用螺絲刀松開十字絲分劃板套筒的四個壓環螺絲，慢慢轉動十字絲套筒，使十字絲豎絲處于鉛垂位置，然后旋緊壓環螺絲。

此步檢校比起其它幾步檢校來看，不是十分重要，故講課時可以簡單講一下，不占過多時間。

3 望遠鏡視準軸垂直于橫軸的檢校 ，即CC⊥HH

望遠鏡視準軸是十字絲中心與物鏡光心的連線，橫軸是望遠鏡的旋轉軸，也叫水平軸。當視準軸垂直于橫軸時，視準軸繞橫軸旋轉得到一個平面；當視準軸不垂直于橫軸時，視準軸繞橫軸旋轉得到一個錐面。做成動漫圖片用多媒體放映，讓學生對這一結論印象深刻。

接著問學生：當視準軸不垂直于橫軸而有誤差角C時，照準水平方向，其水平方向讀數誤差有多大？此問題學生很容易回答（就是C）。又問：當照準天頂時，其水平方向讀數誤差又有多大？此問題學生就不容易回答，得思考一會兒了。做成動漫圖片用多媒體放映：光學經緯儀不可能照準到天頂，當經緯儀旋轉時，視準軸繞天頂劃小圈，故水平方向讀數誤差為∞；當目標豎直角由0°變化到90°時，其水平方向讀數誤差由C 變化到∞。

當學生把物理概念搞清楚之后，就可以講視準軸垂直于橫軸的檢驗了。正鏡照準前方大約幾十米的一水平位置目標P，且使水平度盤讀數為 0°00′00″，然后倒鏡，使水平度盤讀數嚴格為180°00′00″，若剛好照準目標P，則說明視準軸垂直于橫軸；若照準P 旁的P′點，則視準軸不垂直于橫軸，P 和P′的夾角為2C。教師可以在黑板上畫圖說明之。接著又講：正鏡照準P點，仍使水平度盤讀數為0°00′00″，然后倒鏡再照準P點，若讀數為 180°00′00″，則說明視準軸垂直于橫軸。

4 橫軸垂直于豎軸的檢校 ，即HH⊥VV

由于橫軸在出廠裝調時有一定的公差，橫軸對豎軸的垂直還有一定的誤差，當豎軸豎直時，橫軸不水平，會給測角帶來誤差。結合動漫圖片的多媒體放映說明：當豎軸豎直時，若橫軸垂直于豎軸，則視準軸掃出一豎直面；若橫軸不垂直于豎軸，則視準軸掃出一傾斜面，它和鉛垂線的夾角也為i。因此，用帶有橫軸誤差的經緯儀去瞄準同一鉛垂面內不同高度的目標，水平度盤讀數將會不同，從而影響測量水平角的精度，必須加以校正。

橫軸垂直于豎軸的檢驗方法是：正鏡照準遠處墻面上的一高點P，固定照準部，松開望遠鏡制動螺旋，放平望遠鏡，在墻面上標出十字絲交點的位置P1；倒鏡再照準P，將望遠鏡放平，同法標出P2。若P1 和P2 重合，說明橫軸垂直于豎軸；若P1 和P2 不重合，說明橫軸不垂直于豎軸。P1 和P2之間的距離由2i角引起。

橫軸垂直于豎軸的校正方法是：在墻上連接P1P2 直線，找出它的中點m，轉動照準部微動螺旋，照準P1 和P2 的中間點m，鎖定照準部，將望遠鏡向上轉至目標P，此時照準不到P了。然后用專用工具撥動支架上的校正螺絲，抬高或降低橫軸，使十字絲交點對準P點。此項檢校還是需要反復進行的。

光學經緯儀的橫軸是密封的，一般出廠時都能保證這項精度，只進行這項檢驗。如確需校正，要送回工廠或專門的維修部處理，測量人員只進行檢驗即可。

5 豎盤指標差的檢校

當視線水平，豎盤指標已自動歸零時，豎盤指標應指在正確的讀數，一般是90°的整倍數（盤左應為90°，盤右應為 270°），但因儀器在使用過程中受到震動，或是制造的不嚴密，使指標位置偏移，指標所指的讀數不是應該的正確讀數，而與正確讀數有一差值，此差值稱為豎盤指標差（設為x）。豎盤指標差對所測豎直角含有一個誤差值x，因此必須加以校正。

豎盤指標差的檢驗方法是：對中整平儀器后，用盤左、盤右瞄準同一觀測點，根據豎盤讀數L、R，計算出豎直角aL、aR，如aL=aR，說明沒有豎盤指標差存在；若aL 與aR 不相等，說明指標差存在，當指標差過大，超過容許范圍，則需要校正豎盤指標差。

豎盤指標差的校正方法是：先計算出正確的豎直角a，再根據豎直角計算公公式，推算盤右時的正確的讀數R°。對aR=R-270°D儀器，R°=a+270°；對 aR=270°-R 的儀器，R°=270°-a。保持照準目標不變，然后轉動豎盤指標水準管微動螺旋，使豎盤讀數為正確讀數R，此時豎盤自動歸零的儀器打開照準部支架上的調指標差蓋板，調正里面的兩個螺絲，使指標線對準正確讀數就可以了。 講課時可以簡單講一下，不占過多時間。

6 光學對中器的檢校

光學對中器刻劃圈中心與對中器物鏡光心的連線叫光學對中器的視準軸，光學對中器的視準軸經棱鏡折射后應與儀器豎軸重合。當棱鏡位置有變動，則光學對中器的視準軸與儀器豎軸不重合，從而產生對中誤差。

光學對中器的檢驗方法是：在平坦地面上安置經緯儀，在腳架中心地面鋪放一張白紙。從對中器里將刻劃圈中心標于白紙上，記為A點；轉動照準部180°，從對中器里將刻劃圈中心標于白紙上，記為B點。若A點和B點重合，則光學對中器的視準軸與儀器豎軸重合，否則需要校正。

光學對中器的校正方法是：取A點和B點的中間位置為C，先卸下對中器的圓形護蓋，然后調正光學對中器的校正螺絲，使對中器刻劃圓圈中心對準中點C 即可。講課時可以簡單講一下，不占過多時間。

最后可以簡單談一下電子經緯儀的普及及其優越性，說明電子經緯儀和光學經緯儀之間的承前啟后的關系。

長期以來，我對光學經緯儀檢校課的授課時數為2個學時，本文所述順序即為講課順序，所介紹的內容為具體的教學內容，但要有主次之分。根據以上安排進行教學時，要準備一臺經緯儀，還要到測量專業課的多媒體教室上，可以使學生反映物理與幾何概念清楚，實習起來心中有數，教學質量也會顯著提高的。

[1]《鐵路測量》中國鐵道出版社.齊齊哈爾鐵路工程學校.邱國屏主編.

[2]《普通測量》西南交通大學出版社.陜西鐵路工程職業技術學院 張志剛主編.