框式水平儀框式水平儀的工作原理及使用方法

2024年3月15日發(fā)(作者：七魔將)

框式水平儀的工作原理及使用方法

圖（1-1）是常用的

框式水平儀

，主工由框架1和弧形玻璃管主水冷器2、調(diào)整

水準3組成。利用水平儀上水準器泡的移動來測量被測部位角度的變化。

框架的測量面的平面和V形槽，V形槽便于在圓柱上面測量。弧形玻璃管的

表面上有刻線，內(nèi)裝乙醚（或酒精）并留有一個水準泡，水準泡總是停留在玻璃

管內(nèi)的最高處，若水平儀傾斜一個角度，氣泡就向左或向右移動，根據(jù)移動的距

離（格數(shù)），直接或通過計算即可知道被測工件的直線度，平南度或垂直度誤差。

水平儀的工作原理（圖1-2），精度為0.02mm/1000mm的水平儀玻璃管，曲

率半徑R=103132mm，當平面在1000mm長度中傾斜0.02mm，則傾斜角θ為：

Tgθ==0.00002 θ=4”

水準泡轉(zhuǎn)過的角度應與平面轉(zhuǎn)過和角度相等，則水準泡移動的距離（1格）

為：

a=＝＝2mm

水平儀

的讀數(shù)方法有直接數(shù)法和平均讀數(shù)法兩種。

（1）直接讀數(shù)法：以氣泡兩端的長刻線作為零線。氣泡相對零線移動作為

讀數(shù)，這種讀數(shù)方法最為常用，見（1-3圖）。

圖1-3（a）表示水平儀處于水平位置，氣泡兩端處于長線上，讀數(shù)為“0”；

圖1-3（b）表示

水平儀

逆時針方向傾斜，氣泡向右移動，圖示位置讀數(shù)為“+2”；

圖1-3（C）表示水平儀順時針方向傾斜，氣泡向左移動，圖示位置讀數(shù)為“-3”.

(2)平均讀數(shù)法：由于環(huán)境溫度變化較大，使氣泡變長或變短，引起讀數(shù)誤

差而影響測量的正確性，可采用平均讀數(shù)法，以消除讀數(shù)誤差。

一、工作原理氣泡水平儀的玻璃的玻璃管內(nèi)壁是一個肯有一定曲率半徑的曲面，當水平儀發(fā)

生傾斜時，氣泡就向水平儀升高的一端移動，水準泡內(nèi)壁曲率半徑越大分辨率越高，曲率半

徑越小，分辨率越低，因此水準泡的曲率半徑?jīng)Q定了該產(chǎn)品的精度。 二、產(chǎn)品用途水平儀

主要用于檢驗各種機床和工件的平面度、平直度、垂直度及設備安裝的水平性等。 三、產(chǎn)

品規(guī)格水平儀按不同用途制造成框式水平儀、條式水平儀和二種形式. 四、儀器結(jié)構(gòu) 水平

儀主要由體身，水準泡系統(tǒng)及調(diào)整機構(gòu)組成。體身可測量基面，水準泡用作讀數(shù)反應出體身

測量基面的真實數(shù)據(jù)，調(diào)整機構(gòu)用作調(diào)整水平儀，采用m5×0.5細螺紋和多齒彈簧圈，確保

零位的穩(wěn)定性和可調(diào)性。 五、使用方法 測量時使水平儀工作面緊貼被測表面，待氣泡靜止

后主可讀數(shù)。 水平儀的分度值是主水準泡的氣泡移動一個刻度所產(chǎn)生的傾斜比，以一米為

基準長的傾斜高與底邊的比表示，如需測量長度為L的實際傾斜值則可通過下式進行計算：

實際傾斜值=標稱分度值×L×偏差格數(shù)例如：標稱分度值為0.02mm/m,L=200mm，偏差格數(shù)

為2格 則：實際傾斜值0.02/1000×200×2=0.008mm 為避免由于水平儀零位不準而引起的測

量誤差，因此在使用前必須對水平儀的零位進行檢查或調(diào)整。 水平儀零位檢查和調(diào)整方法：

將被檢水平儀放在已調(diào)到大致水平位置的平板上（或機床導軌上），緊靠定位塊，待氣泡穩(wěn)

定后以氣泡的一端讀數(shù)為a1,然后按水平方向調(diào)轉(zhuǎn)180°，準確地放在原位置，按照第一次讀

數(shù)的一邊記下氣泡另一端的讀數(shù)為a2，兩次讀數(shù)差的一半則為零位誤差=(a1-a2)/2格。如果

零位誤差已超過許可范圍，則需高速零位機構(gòu)，另一種方法不需精調(diào)零位，也可找出相對零

位點，如圖所示將水平儀放在平面上，等氣泡穩(wěn)定后，讀右端數(shù)為讀a1,將水平儀按水平方

向調(diào)轉(zhuǎn)180°，準確的放在第一次位置上，待氣泡穩(wěn)定后，再讀右端讀數(shù)為a2，兩次讀數(shù)差

的一關(guān)位置為相對零位點；以相對零位點為基準，方可測量水平儀， 如圖所示相對零位點

為基準線向右邊過1.5格。 對于非規(guī)定調(diào)整的螺釘、螺母不得隨意擰動。 六、注意事項 1、

溫度變化會使測量產(chǎn)生誤差，檢驗或使用時必須與熱源和風源隔絕，如果使用環(huán)境濕度與保

存環(huán)境濕度不同，則需在使用環(huán)境中穩(wěn)定3小時方可使用。 2、測量時必須待氣泡完全靜止

后方可讀數(shù)。 3、水平儀使用完畢，必須將工作面擦拭干凈，涂防銹油，存放在清潔、干燥

處保存。

框式水平儀的讀數(shù)方法有兩種。

1.

數(shù)格法

2.

以零位線為基準，數(shù)氣泡任一端離開零位線的格數(shù)，作為水平儀的讀數(shù)值，這種方法簡便，常用。

3.

以氣泡任意一端起始位置所在刻線為基準，數(shù)氣泡該端離開基準刻線的格數(shù)，為水平儀讀數(shù)值。

4.

以氣泡任一端起始位置接近一刻線為基準，數(shù)氣泡端離開這一刻的格數(shù)，為水平儀讀數(shù)值。

5.

平均值法，取氣泡兩端離開基準線格數(shù)之和的平均值，作為水平儀的讀數(shù)。這種讀數(shù)方法可消除由于溫度

誤差使氣泡長度發(fā)生變化而帶來的讀數(shù)誤差，常用于精密測量。

框式水平儀使用方法：

框式水平儀在找水平時,要交錯90°進行校調(diào),也就是通常的X軸和Y軸的校調(diào),其V型面與被調(diào)平面應基本

完全接觸,水平儀不應有手感上的擺動,調(diào)整的過程中應使水泡處于正中位置就達到要求了.水平儀還有個側(cè)

面的V型槽,是用于測垂直面的,方法與上面相同.

需要注意的是: 水平儀在使用時應輕放在被測表面上,盡量不要碰撞,以避免水平儀里面的機械調(diào)整件移位,

進爾引起精度的不準確.

框式水平儀的精度為0.02/1000mm，即每米2C。上面刻度每格就是2C，即每有一格的偏差代表在一米

長內(nèi)有一頭高出了2C。

百分尺主尺上每一度刻線代表1MM，轉(zhuǎn)尺上每一度刻線每表0.01mm。

徑向的誤差不叫垂直度，叫同軸度。用百分表座吸一其中一頭的聯(lián)軸器上，百分表指另一頭，劃一個圓周

表上讀數(shù)誤差的多少即為同軸度誤差。

用厚薄規(guī)測量聯(lián)軸器兩個端面不同外的間隙最大誤差即為軸向誤差。

合像水平儀標準名稱： 光學合像水平儀

光學合像水平儀標準編號：JB/T 3238-1999

光學合像水平儀用途：合像水平儀廣泛用于測量平面和圓柱面對水平方向的傾斜度，以及機床與光學機械

儀器的導軌或機座等的平面度、直線度和設備安裝位置的正確度。光學合像水平儀的結(jié)構(gòu)：合像水平儀主

要由微動螺桿、螺母、度盤、水準器、棱鏡、放大鏡、杠桿以及具有平面和V型工作面的底座等制藥部件

組成。

光學合像水平儀技術(shù)數(shù)據(jù)：

1.刻度盤分劃值：0.01mm/m

2.最大測量范圍正負：0-10mm/m

3.示值誤差：正負1mm/m范圍內(nèi)正負0.01mm/m

4.全部測量范圍內(nèi)正負0.02mm/m

5.工作面平面性偏差：0.003mm

6.水準器格值：

0.1mm/m

7.工作面尺寸：（mm）

165*48

8.儀器重量：2公斤

合像水平儀的工作原理：合象水平儀是利用棱鏡將水準器中的氣汽象符合放大，來提高讀數(shù)的精確度，利

用杠桿、微動螺桿這一套傳動機構(gòu)來提高讀數(shù)的靈敏度。所以被測量件傾斜0.01毫米/米時，就可精確的

在合象儀中讀出。（在合象水平儀中水準器主要是起指零的作用。）

光學合像水平儀的使用方法：將合像水平儀安置在被檢驗的工作面上，由于被檢驗面的傾斜而引起兩氣泡

的不重合，則轉(zhuǎn)動度盤，一直到兩氣泡重合為止，此時即可得出讀數(shù)。被檢件的實際傾斜度。

可通過一下進行技計算：

實際傾斜度=刻度值X支點距離X刻度盤讀數(shù)

列如：刻度盤讀數(shù)為5格，對此種合像水平儀而言，刻度值和支點距離為定值，

即刻度值為0.01mm/m支點距離為165mm

則：實際傾斜度=0.01/1000X165mmX5=0.00825mm