【水平仪知识百科】水平仪的原理 水平仪使用方法

水平仪是一种测量小角度的常用量具，主要应用于检验各种机床及其它类型设备导轨的直线度，除此之外，还能检验设备安装的水平位置和垂直位置。它也能应用于小角度的测量和带有V型槽的工作面，还可测量圆柱工件的安装平行度，以及安装的水平位置和垂直位置。水平仪是机械设备安装测量水平度和垂直度不可缺少的精密量具。

水平仪是测量偏离水平面的倾斜角的角度测量仪，包装要求严格，应存放在干燥、通风、无腐蚀气体的库房内。水平仪的主气泡管内表面进行过抛光，气泡管的外表面刻有刻度，在内部充以液体和气泡。主气泡管备有气泡室，用来调整气泡的长度。气泡管总是对底面保持水平，但在使用期间很有可能变化，为此，设置了调节螺钉。

一、机械式水平仪原理

水平仪主要用于检验各种机床和工件的平面度、直线度、垂直度及设备安装的水平位置等。特别是在测垂直度时，磁性机械水平仪可以吸咐在垂直工作面上，不用人工扶持，减轻了劳动强度，避免了人体热量辐射带给水平仪的测量误差。

机械水平仪主要依靠水准管进行测量，水平仪的水准管是由玻璃制成，水准管内壁是一个具有一定曲率半径的曲面，管内装有液体，当水平仪发水平仪工作原理生倾斜时，水准管中气泡就向水平仪升高的一端移动，从而确定水平面的位置。水准管内壁曲率半径越大，分辨率就越高，曲率半径越小，分辨率越低，因此水准管曲率半径决定了水平仪的精度。

二、电子水平仪原理

电子水平仪主要用来测量高精度的工具机，其灵敏度非常高，有电感式和电容式等两种。电感式的原理是当水平仪的基座因待测工件倾斜而倾斜时，其内部摆锤因移动所造成感应线圈的电压变化，通过电压变化将倾斜度测量处理。

电容式水平仪其测量原理为一圆形摆锤自由悬挂在细在线，摆锤受地心重力所影响，且悬浮于无摩擦状况。摆锤的两边均设有电极且间隙相同时电容量是相等，若水平仪受待测工件所影响而造成，两间隙不同距离改变即产生电容不同，形成角度的差异。【详细>>】

一、按照工作原理分类

1、机械式水平仪

机械式水平仪可分为条式水平仪（或称钳工水平仪）、框式水平仪和合像水平仪这三种类型，它们是以水准气泡示值的，所以机械式水平仪又称为水准器式水平仪或气泡式水平仪。条式水平仪是具有有一个基座测量面，且水准气泡固定或可相对基座测量面进行调整的矩形水准器式测量用具。框式水平仪是具有一个基座测量面及两个垂直测量面，且水准器气泡固定或可相对基座测量面进行调整的框形水准器式测量用具。合像水平仪是具有一个基座测量面，以测量微螺旋副相对基座测量面调整的水准器式测量用具。

2、电子式水平仪

电子式水平仪主要有电感式和电容式这两种类型，根据测量方向不同还可分为一维和二维电子水平仪。电子水平仪的测量部分主要由壳体、测微装置和电极水泡式传感器组成。电子水泡式传感器与一般水平仪的水准器的作用相似，但结构不同。

二、按照外形分类

按水平仪的外形不同，可分为万向水平仪，圆柱水平仪，一体化水平仪，迷你水平仪，相机水平仪，框式水平仪，尺式水平仪这几种类型。【详细>>】

水平仪刻度值用角度（秒）或斜率来表示，它的含义是以气泡偏移一格工作倾斜的角度表示，或以气泡偏移一格工作表面在一米长度上倾斜的高度表示。由于水平仪的使用倾角 很小，所以tg ，如tg4 4 弧度=0.02mm/1000mm，测量时使水平仪工作面紧贴被测表面，待气泡稳定后方可读数。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=标称分度值 L 偏差格数；例如：标称分度值为0.02mm/m，L=200mm，偏差格数为2格，则实际倾斜值=0.02/1000*200*2=0.008mm。 为避免由于水平仪零位不准而引起的测量误差，因此在使用前必须对水平仪零位进行检查或调整。

水平仪零位检查和调整方法，将被校水平仪放在大致水平的平板上，紧靠定位块，待气泡稳定后以气泡的一端读数为a1，然后将水平仪调转180方位，准确地放在原位置，按照第一次读数的一边记下气泡另一端的读数为a2，两次读数差的一半则为零位误差，即 =(a1-a2)/2格。如果零位误差超赤许可范围，则需调整零位机构，反复调整螺钉1即可达到要求。【详细>>】

1、仪器检验

水平仪的检验必须按照相应的标准进行。检验室内的温度应为20±2℃，检验应在坚固无振动影响、并远离热源的条件下进行。检验前，必须将水平仪的各部件擦洗干净，然后将水平仪置于检验室内金属平板上，同温时间不得少于3h。

2、外观检验

对新出厂的水平仪，工作面应平整、光滑且不应有砂眼、气孔、碰伤、划痕、锈蚀等缺陷。非工作面上不允许有脱漆、生锈和明显的缺陷。水准器应清洁透明，其刻线应清晰、均匀，不应有脱色现象，刻线应与水准器轴线相垂直。在水平仪非工作面上，应标有制造厂厂名、出厂编号和分度值。

3、零件检验

主水准器安装应牢固，零位调节装置应保证使用方便、可靠。气泡移动应平稳，不应有目力可见的跳动或停滞现象。当室温为20℃时，，气泡长度应等于两条长刻度线之间的距离，其偏差对分度为0.02～0.05mm/m者不应超过±1格；对分度为0.06～0.10mm/m者不应超过±0.5格。气泡的移动平稳性和气泡的长度，应在水平仪检定仪上进行检验。

4、零位检验

气泡对中间位置的偏移，不应超过分度值的1/4。对于水平仪下工作面零位的检验可在零级平板上进行，也可以在水平仪检定仪上进行；对于水平仪的下V形工作面的零位检验，应在专用工具上进行；对于框式水平仪的上平面工作面，上V形工作面，侧平面工作面和侧V形工作面的零位，也应在专用工具上进行。

5、误差的检定

检定误差应在水平仪检定仪上进行，实测平均角值与公称角值之差，不应超过公称角值的10%。分度值的不均匀性，不应超过分度值的20%。即相邻读数差都在0.8～1.2格范围内。水平仪分度值误差的检定，应在气泡的左右两个刻度上进行。为消除水平仪检定仪微动螺钉死程的影响，微动螺钉应按一个方向旋转。【详细>>】

1、机械水平仪

机械水平仪在使用之前必须要将其回归零位才可，保障回归零位才能确保测量的精准无误。校正机械水平仪的方法非常简单，首先将水平仪放在平板上，读出气泡管的刻度，这时在平板的平面同一位置上，再将水平仪左右反转180°，然后读出气泡管的刻度。若读数相同，则水平仪的底面和气泡管平行，若读数不一致，则使用备用的调整针，插入调整孔后，进行上下调整，直到气泡管的刻度一致。如果调解调整孔后，还是不能校正，则可能需要进行刮研处理，遇到这种情况，最好送到当地计量院完成。

2、电子水平仪

电子水平仪可以同时测量平面的两个正交方向的水平度，可同时测量并显示XY两轴的水平度，还可单轴测量水平方向的水平度或竖直方向的垂直度。大多数电子水平仪会内置校正程序，只需要点击相关的按钮，即可完成水平调转180度校正工作。【详细>>】

一、机械水平仪

1、看水平仪的外表

选购水平仪的时候第一件事就是要观察期外表，刻度是否明显、清晰，表面是否光滑且没有划痕、气孔、锈蚀等等，此外，水平仪的刻度线还应该与水准器轴线相垂直，否则不仅会影响其美观还会影响我们测量数据的精确度。

2、校验水平仪的精确度

水平仪是一种测量小角度的常用量具，其精确度直接影响水平仪的测量结果，因此选购前比较要对水平仪的精确度进行校验。检验前，必须将水平仪的各部件擦洗干净，然后将水平仪置于检验室内金属平板上，同温时间不得少于3h。检验室内的温度应为20±2℃，检验应在坚固无振动影响，并远离热源的条件下进行。

3、了解水平仪的材质

水平仪材质的好坏一方面会影响其耐用，另一方面与其精确度也是有很大关联的。目前市面上比较常见的有钢材材质的、铸铁材质、镁铝合金材质，这三个的曲服点分别是30kg/mm2、38kg/mm2、110kg/mm2，从数据来看，显然镁铝合金材质的更耐用，抗弯曲、抗变形的效果更佳，因此在选择水平仪的时候建议优先选择镁铝合金材质。

4、看品牌

知名品牌的产品更靠谱，生产工艺技术更好。大品牌的水平仪测量面都是经过精铣加工的，精确度非常高，所以不管是从耐用还是精确度来看，都会让你放心。

二、电子水平仪

1、看激光

电子水平仪一般都会带有激光，可分为绿光水平仪、红光水平仪、LED蓝光水平仪三种类型。绿光水平仪和蓝光水平仪室内外通用，室外使用绿蓝光线标很明显，而红光水平仪室外效果相对较差，只适合于室内使用。

2、看垂直度

垂直度决定了激光发射后的角度差距，角度差距会影响水平尺寸。

3、看发射角度

激光也是一种光源，任何发光的光源都会有发光角度。因此，在选择的时候，同样距离的条件下，发射的光斑越小，精度就越高。

4、看结构

结构的牢固度决定了激光水平仪在保存和使用中，甚至掉落到地上后，是否容易损坏。如果不容易损坏，也要看是否会影响整体框架结构，否则的话买回去没几天就坏了，或者要经常拿去校验，得不偿失。【详细>>】