更新时间：2023-03-22 20:13
自动安平水准仪是指在一定的竖轴倾斜范围内，利用补偿器自动获取视线水平时水准标尺读数的水准仪。是用自动安平补偿器代替管状水准器，在仪器微倾时补偿器受重力作用而相对于望远镜筒移动，使视线水平时标尺上的正确读数通过补偿器后仍旧落在水平十字丝上。自动安平的补偿可通过悬吊卜字丝，调在焦镜筒至十字丝之间的光路中安置一个补偿器，和在常规水准仪的物镜前安装单独的补偿附件等3个途径实现。用此类水准仪观测时，当圆水准器气泡居中仪器放平之后，不需再经手工调整即可读得视线水平时的读数。它可简化操作手续，提高作业速度，以减少外界条件变化所引起的观测误差。
水准仪是一种利用水平视线进行工作的光学测绘仪器。它主要用来测定地面上各点间的高差，用于国家各级控制网的水准测量和工程水准测量。
利用水准器来获得水平视线盼水准仪称为水准器水准仪。仪器上的水准器轴与望远镜视准轴互相平行。因此，当安乎水准器后，仪器的视线也就水平了。
水准器水准仪在水准测量中，对水准标尺的每次读数均需使水准器的气泡居中或符合，否则将在测量结果中引入不能容许的误差，这一操作程序限制了水准测量工效的提高。那么是否有可能不利用水准器而直接利用重力来安置仪器，使视准轴处于水平位置呢?原则上是可以的。例如，在水准仪的望远镜中部设置一旋转轴，使望远镜可以作不大的俯仰运动，并且在望远镜筒下部固联一个重锤；只要保证转轴中心与悬挂部分重心的联线与望远镜视准轴相垂直，则在重力作用卞，仪器的视准轴将不受竖轴前后倾斜的影响而自动地保持水平。
然而，这样的方案不能满意地应用于实际，这是因为：
1)旋转轴的摩擦妨碍了仪器视线的精确安平，由此产生的误差远较一般精度水准测量的误差为大；
2)仪器的悬挂部分质量很大，在摆动时很难使它静止下来，因而使观测工作难以进行；
3)外界因素如风的影响，也使望远镜的摆动无法停止。
经过一百多年来的努力，特别是光学与精密机械技术方面的进步，人们终于找到了一个解决问题的办法，即通过在仪器内部(或外部)设置补偿器来自动地把仪器的视线控制于水平位置。这样的仪器就称为自动安平水准仪(也称为补偿器水准仪)。1950年，蔡司·奥普通厂第一家制成了可以应用于实际测量作业的自动安平水准仪(型号为Ni-2)。此后，自动安平水准仪的研究生产进展很快，世界上生产光学测绘仪器的光学仪器厂设计制造了几十种不同型号的自低精度到最高精度的自动安平水准仪。由于自动安平水准仪在测量工作中具有较高的工效，因而得到越来越普遍的应用。
在自动安平水准仪这种仪器上，精密整平用的长水准器被新的自动安平机构——补偿器所代替。仪器在用圆水准器初整平后，即可进行测量。因此，自动安平水准仪的最大特点是仪器安平迅速，工作效率较高。此外，观测时间的缩短在一定程度上减少了仪器和标尺下沉及外界条件变化对测量成果的影响，有利于提高测量精度。
自动安平水准仪是借助位于光路中的补偿器在微小倾斜范围内自动整平望远镜视准轴的。其原理参见图1，当望远镜处于水平位置时，由标尺上某点进入望远镜的瞄准光速通过分划板中心Fc，如果望远镜对水准轴倾斜一个微小角度a，在分划板上的点象将高于或低于F0一个数值，从而在标尺上产生一个读数差
假如在望远镜光路中某个节点K的位置上加上一组控制元件，改变光路方向，使其偏转一个 角后正好通过分划板的中心F0，就可以达到整平视准轴的目的。
显然，要使瞄准光束偏转后正好通过点F0，必须满足下列关系
式中f是物镜焦距。比值V通常叫补偿器的放大因素或称补偿系数，它与节点K的位置有关。补偿器一般设在望远镜内部物镜和分划板之间，并且为安装方便和减小补偿器的尺寸和重量而靠近象平面，因此V值大于2。
为了符合自动安平要求，根据补偿原理，补偿器应由以下三部分组成：
该元件是在望远镜倾斜时能使补偿元件作相应倾斜或位移作用的元件，它同时又对补偿元件起连接或支承作用。灵敏元件决定着补偿系统活动部分的灵敏度和工作可靠性，因此要求它的内摩擦力极小和有足够的机械强度。常用的有吊丝、簧片、扭丝、滚珠轴承等。
该元件是改变光路以使倾斜量得到适当补偿的作用元件。用得较多的有物镜、分划板、反光镜、棱镜等。
为使上述活动部分在尽可能短的时间(通常在1秒之内)内稳定下来，需要采用阻尼系统，最常用的有空气式阻尼器和电磁式阻尼器两种。前者利用活塞在缸体中形成的微小气囊对摆体产生粘滞作用使之达到平稳，后者则利用金属摆体通过电磁场时切割磁力线产生的涡流作用而使摆体趋于稳定。
上述作用元件中，决定安平机构工作性能和特点的主要是灵敏元件。
仪器如图2：
(1)选择合适高度支好三脚架，将水准仪用中心螺丝与三脚架连接牢固。
(2)用三脚架粗整平仪器与地面安放牢固，旋转脚螺丝手轮1、2、3，使水泡居中，如图3
(3)同时旋转1、2手轮使水泡向右移动。
(4)旋转3手轮使水泡向上移动。
(5)通过粗瞄准器，瞄准标尺，转动目镜，使十字丝分划板视距丝成像清晰。
(6)旋转水平微动手轮，使标尺成像在视场中央，旋转调焦手轮，直到标尺成像清晰。
(7)通过目镜观察视场中的成像，将眼睛稍微上下左右移动，确认标尺像相对于十字线不动，没发生相对位移，即可开始测量，否则重复予以调整。
(8)第(7)点中所述的相对位移，会给测量结果带来误差，应仔细做好消除视差工作。
(1)安置仪器于A、B中间。如图4。
(2)垂直安放标尺于A点，用中丝读数为a。
(3)垂直安放标尺于B点，用中丝读数为b。
(4)A、B两点高差值为 。
(5)当A、B两点之间距离长或者高差大时，则应分为若干个区间进行测量(如图5)并记录于下表。
瞄准标尺，用视距上丝和视距下丝读出标尺上的读数，读数记录一般均不加小数点，读记四位数，以毫米为单位。两读数之差乘以常数100就得到仪器中心到标尺间的距离。
自动安平水准仪补偿器，按照阻尼方式可分为空气阻尼补偿器和磁阻补偿器。其中磁阻尼补偿器按照构造不同有可分为台式磁阻尼补偿器、交叉式磁阻尼补偿器。
空气阻尼补偿器，受环境周边磁场影响小，但由于装配工艺复杂多应用于产量不大、精度要求高的自动安平水准仪。
交叉式磁阻尼补偿器，装配工艺简单、部件精度要求不是很苛刻、成本低廉，但该补偿器对于倒置后若经受较强烈震动后，由于吊线弯折变形引起补偿功能失效的概率非常高；所以这种补偿器目前被广泛应用于中低档自动安平水准仪，而很少被应用于高档仪器当中。
台式磁阻尼补偿器，装配工艺相对复杂、对部件要求比较高、成本比较高，但由于抗震优于其它补偿器，多被应用于中、高档自动安平水准仪。