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第七章 水 平 仪水平仪是测量角度变化的一种常用量具，主要用于测量机件相互位置的水平位置和设备安装时的平面度、直线度和垂直度，也可测量零件的微小倾角。
常用的水平仪有条式水平仪、框式水平仪和数字式光学合象水平仪等。
一 条式水平仪图7-1是钳工常用的条式水平仪。
条式水平仪由作为工作平面的V 型底平面和与工作平面平行的水准器 (俗称气泡)两部分组成。
工作平面的平直度和水准器与工作平面的平行度都做得很精确。
当水平仪的底平面放在准确的水平位置时，水准器内的气泡正好在中间位置 (即水平位置)。
在水准器玻璃管内气泡两端刻线为零线的两边，刻有不少于8格的刻度，刻线间距为2mm 。
当水平 图7-1 条式水平仪仪的底平面与水平位置有微小的差别时，也就是水平仪底平面两端有高低时，水准器内的气泡由于地心引力的作用总是往水准器的最高一侧移动，这就是水平仪的使用原理。
两端高低相差不多时，气泡移动也不多，两端高低相差较大时，气泡移动也较大，在水准器的刻度上就可读出两端高低的差值。
表7-1 水平仪的规格条式水平仪的规格见表7-1。
条式水平仪分度值的说明，如分度值0.03mm ／m ，即表示气泡移动一格时，被测量长度为1m 的两端上，高低相差0.03mm 。
再如，用200mm 长，分度值为0.05mm ／m 的水平仪，测量400mm 长的平面的水平度。
先把水平仪放在平面的左侧，此时若气泡向右移动二格，再把水平仪放在平面的右侧，此时若气泡向左移动三格，则说明这个平面是中间高两侧低的凸平面。
中间高出多少毫米呢？从左侧看中间比左端高二格，即在被测量长度为1m 时，中间高2×0.05=0.10mm ，现实际测量长度为200mm ，是1m 的 ，所以，实际上中间比左端高0.10× = 0.02mm 。
从右侧看：中间比右端高三格，即在被测量长度为1m 时，中间高3×0.05=0.15mm ，现实际测量长度为200mm ，是1m 的 ，所以，实际上中间比右端高0.15× =0.03mm 。
光学合像水平仪光学合像水平仪，广泛用于精密机械中，测量工件的平面度、直线度和找正安装设备的正确位置。
1 合像水平仪的结构和工作原理合像水平仪主要由测微螺杆、杠杆系统、水准器、光学合像棱镜和具有V型工作平面的底座等组成，图7-10所示。
水准器安装在杠杆架的底板上，它的水平位置用微分盘旋钮通过测微螺杆与杠杆系统进行调整。
水准器内的气泡圆弧，分别用三个不同方向位置的棱镜反射至观察窗，分成两个半像，利用光学原理把气泡像复合放大(放大5倍)，提高读数精度，并通过杠杆机构提高读数的灵敏度和增大测量范围。
当水平仪处于水平位置时，气泡A与B重合，见图7-10c。
当水平仪倾斜时，气泡A与B不重合，见图7-10d。
测微螺杆的螺距P=0.5mm，微分盘刻线分为100等分。
微分盘转过一格，测微螺杆上螺母轴向移动0.005mm。
1使用方法将水平仪放在工件的被测表面上，眼睛看窗口1，手转动微分盘，直至两个半气泡重合时进行读数。
读数时，从窗口4读出毫米数，从微分盘上读出刻度数。
图7-10 数字式光学合像水平仪1、4-窗口；2-微分盘旋钮；3-微分盘；5-水平仪底座；6-玻璃管；7-放大镜；8-合成棱镜；9、11-弹簧；10-杠杆架；12-指针；13-测微螺杆。
例，分度值为0.01mm/1000mm的光学合像水平仪微分盘上的每一格刻度表示在1m长度上，两端的高度差为0.01mm。
测量时，如果从窗口读出的数值为1mm，微分盘上的刻度数为16，这次测量的读数就是1.16mm，即被测工件表面的倾斜度，在1m长度上高度差为1.16mm。
如果工件的长度小于或大于1m时，可按正比例方法计算:1m长度上的高度差×工件长度。
2使用特点1) 测量工件被测表面误差大或倾斜程度大时，使用框式水平仪，气泡就会移至极限位置而无法测量，光学合像水平仪就设有这一弊病。
2) 环境温度变化对测量精度有较大的影响，所以使用时应尽量避免工件和水平仪受热。
合像水平仪的工作原理合像水平仪的工作原理：合象水平仪是利用棱镜将水准器中的气汽象符合放大，来提高读数的精确度，利用杠杆、微动螺杆这一套传动机构来提高读数的灵敏度。
所以被测量件倾斜0.01毫米/米时，就可精确的在合象仪中读出。
（在合象水平仪中水准器主要是起指零的作用。
）合像水平仪使用方法：将合象水平仪按置在被检验件的工作表面上，由于被检验面的倾斜而引起两气泡象的不重合，则转动度盘，一直到两气泡象重合为止，此时即可得出读数。
被检验件的实际倾斜度，可通过下式进行计算：实际倾斜度=刻度值×支点距离×刻度盘读数例如：刻度盘读数为5格，对此种合象水平仪而言，刻度值和支点距离都为定值，即刻度值为0.001mm/m支点距离为165mm则：实际倾斜度=0.001/1000×165mm×5=0.00825mm6.使用须知：(1)合象水平仪使用前，用汽油把油污洗净，再用脱脂纱布揩擦干净。
(2)温度变化对水准器的位置影响很大，使用时必须和热隔离，以免产生其它误差。
(3)测量时旋转度盘必须待两气泡完全符合后，按度盘正负方向的分度值进行读数。
(4)如发现合象水平仪的零位不正时，可进行调正。
即将合象水平仪放在按置平稳的平台上，转动刻度盘使两气泡重合得第一个读数α，然后将仪器高速转180度，放回原位。
重新转动刻度盘使两气泡象重合，得第二个读数β，则1/2（α+β）即为该仪器的零位误差。
此格，使零位偏差值与指针线对齐，然后将螺钉固紧，即可。
光学合象水平仪一、仪器用途光学合象水平仪广泛应用于精密机器制造业。
它不仅可以检验设备导轨的不平度及设备安装的水平性。
而且还可以检验机械零件较小的角度。
二、技术数据工作面 165*48刻度示值 0.01mm/m示值误差≯0.0025mm/m测量范围 -5～0～+5mm/m在全部测量范围内的误差≯±0.02mm/m 在+1～-1测量范围内的误差≯±0.01mm/m工作面不平度≯0.003mm（-）净重 1.95kg四、使用方法 1、测量时将水平仪稳置在被测件表面上(两者均需擦拭干净)，等气泡景象完全符合后可进行读数。
合像水平仪的工作原理
合像水平仪的工作原理：合象水平仪是利用棱镜将水准器中的气汽象符合放大，来提高读数的精确度，利用杠杆、微动螺杆这一套传动机构来提高读数的灵敏度。
所以被测量件倾斜0.01毫米/米时，就可精确的在合象仪中读出。
（在合象水平仪中水准器主要是起指零的作用。
）合像水平仪使用方法：将合象水平仪按置在被检验件的工作表面上，由于被检验面的倾斜而引起两气泡象的不重合，则转动度盘，一直到两气泡象重合为止，此时即可得出读数。
被检验件的实际倾斜度，可通过下式进行计算：实际倾斜度=刻度值×支点距离×刻度盘读数
例如：刻度盘读数为5格，对此种合象水平仪而言，刻度值和支点距离都为定值，即刻度值为0.001mm/m支点距离为165mm
则：实际倾斜度=0.001/1000×165mm×5=0.00825mm
6.使用须知：
(1)合象水平仪使用前，用汽油把油污洗净，再用脱脂纱布揩擦干净。
(2)温度变化对水准器的位置影响很大，使用时必须和热隔离，以免产生其它误差。
(3)测量时旋转度盘必须待两气泡完全符合后，按度盘正负方向的分度值进行读数。
(4)如发现合象水平仪的零位不正时，可进行调正。
即将合象水平仪放在按置平稳的平台上，转动刻度盘使两气泡重合得第一个读数α，然后将仪器高速转180度，放回原位。
重新转动刻度盘使两气泡象重合，得第二个读数β，则1/2（α+β）即为该仪器的零位误差。
此格，使零位偏差值与指针线对齐，然后将螺钉固紧，即可。
光学合象水平仪
一、仪器用途光学合象水平仪广泛应用于精密机器制造业。
它不仅可以检验设备导轨的不
平度及设备安装的水平性。
而且还可以检验机械零件较小的角度。
二、技术数据工作面 165*48刻度示值 0.01mm/m示值误差≯0.0025mm/m测量范围 -5～0～+5mm/m在全部测量范围内的误差≯±0.02mm/m 在+1～-1测量范围内的误差≯±0.01mm/m工作面不平度≯0.003mm（-）净重 1.95kg 四、使用方法 1、测量时将水平仪稳置在被测件表面上(两者均需擦拭干净)，等气泡景象完全符合后可进行读数。
读数时毫米值从刻度板读得，忽米值从刻度盘读得，二部分之和即为读数。
读数的正负由圆刻度盘的旋向决定(在圆刻度盘上已有“+”“-”标记)。
例1：横刻度游标位置在0以下的0～1之间，圆刻度盘的刻线对准5。
这时从横刻度读得毫米值为0，从圆刻度盘读得忽米值为5。
由于是向“+”向旋得的，因此读数为0+0.05=0.005mm/m，即被测工件在旋纽端高0.05mm/m。
例2：横刻度游标位置在0以上的1～2之间，圆刻度盘的刻线对准20。
这时从横刻度读得毫米值为1，从圆刻度盘读得忽米值为80（因此时圆刻度盘旋转方向与数字排列方向相反，因此实际忽米值为100-20=80）。
由于是向“-”向旋得的，因此读数为-（1+0.80）=-1.80mm/m，即被测工件在旋纽端低1.80mm/m。
2、水平仪上所标志的示值是以一米为基长的倾斜值，如需测量长度为L的实际倾斜值，则可通过下式进行计算：实
际倾斜值=刻度示值*L*读数值（以忽米为单位的读数值）例如：刻度示值为0.01mm/m，L= 166mm，读数值为5。
则：实际倾斜值=0.01∕1000*165*5=0.0083mm又如：刻度示值是0.01m m/m， L=165mm，读数值为-180。
则：实际倾斜值=0.01/1000*165*（-180）=-0.299mm3、在检定或使用中如发现水平仪的示值超差且成线形变化时，则应重新调整杠杆比。
如发现水平仪的零位超差，则应重新调整刻度或水准座支承螺钉。
此两项工作应由计量检定部门进行。
基本参数规格长X宽X高分度值mm/m SH165 165*48*105.5 0.05 165*
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光学合象水平仪的使用方法及工作原理
光学合象水平仪，广范应用天精密机械中，测量工件的平面度、直线度和找正安装设备的正确位置。
1、合象水平仪的结构和工作原理
合像水平仪主要由测微螺杆、杠杆系统、水准器、光学合象棱镜和具有V型工作平面的底座等组成，如下图所示。
2、水准器安装在杠杆架的底板上，它的水平位置用微分盘旋钮通过测微螺杆与杠杆系统进行调整。
水
准器内的气泡圆弧，分别用三个不同方向位置的棱镜反射至观察窗，分成两个半像，利用光学原理把气泡像复合放大（放大5倍），提高读数精度，并通过杠杆机构提高读数的灵敏度和增大测量范围。
3、当水平仪处于水平位置时，气A与B组合，见图（3）。
当水平仪倾斜时，气泡A与B不重合，见
图（4）
4、测微螺杆的螺距0.5mm,微分盘刻线分为100等分。
微分盘转过一格，测微螺杆上螺母轴向移动
0.005mm.
5、使用方法
将水平仪放在工件的被测表面上，眼睛看窗口1，手转动微分盘，直至两个气泡重合时进行读数，读数时，从窗口4读出毫米数，从微分盘上读出刻度数。
光学合象水平仪（1）
光学合象水平仪结构
（2）
例：分度值为0.01mm/1000mm的光学合像水平仪微分盘上的每一格刻度表示在1m长度上，两端的高度差为0.01mm。
测量时，如果从窗口读出的数值为1mm,微分盘上的刻度数为16，这次测量的读数就是1.16mm，即被测工件表面的倾斜度，在1m长度上的高度差为1.16mm.如果工件的长度小城或大于1m时，可按正比方法计算；1m长度上的高度差×工件长度。
6、使用特点
1）测量工件被测表面误差大或倾斜程度大时，作为框式水平仪，气泡就会移至极限位置而无法测量，光学合像水平仪就没有一弊病。
2）环境温度变化对测量精度有较大的影响，所以使用时应尽量避免工件和水平仪受热。
