[发明专利]一种相对误差恒定的水平仪

说明书

本发明提供了一种相对误差恒定的水平仪，涉及水平仪设计技术领域。本相对误差恒定的水平仪包括底座和主水准管，主水准管设置于底座，主水准管设置有用于容纳液体的腔室，腔室的顶壁为曲面，曲面在预设平面上的投影为预设曲线，预设平面平行于主水准管的长度方向，预设曲线的方程如下：f(x)＝a‑a·e^cx。采用此种方式设置，本相对误差恒定的水平仪解决了从小量程到大量程的都能测量的问题，且测量时相对误差恒定。可推广应用于桥涵、渡槽等结构的变形监测及边坡、滑坡等地质灾害的倾斜监测。

技术领域

本发明涉及水平仪设计技术领域，具体而言，涉及一种相对误差恒定的水平仪。

背景技术

水平仪是一种小角度测量精密装置，广泛应用于机床安装、高精度试验仪器调平等领域，是重要的测量工具。水平仪通常由副水准管及高精度水准管组成，其精度受主水准管曲面的曲率半径控制，在水准管内装有液体，当水平仪发生倾斜时，水准管中的气泡会向水平仪升高的一端移动，从而确定水平面的位置。水准管内壁的曲率半径越大，分辨率就越高，曲率半径越小，分辨率就越低，因此水准管的曲率半径就决定了水平仪的精度。

传统的水平仪主要用于检测仪器、机床等基准是否水平，其水准管的曲面选用圆弧面，为达到秒级的角度精度，选取很大的曲率半径圆弧，测量范围(量程)很小。

发明内容

本发明提供了一种相对误差恒定的水平仪，通过将主水准管设置有用于容纳液体的腔室，腔室的顶壁设置为曲面，曲面在预设平面上的投影为预设曲线，预设平面平行于主水准管的长度方向，预设曲线的方程如下：f(x)＝a-a·e^cx。其能够解决测量范围(量程)和误差之间的矛盾，实现相对误差恒定的水平仪在较大角度测量中的应用。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种相对误差恒定的水平仪，包括：

底座；

主水准管，设置于底座，主水准管设置有用于容纳液体的腔室，腔室的顶壁为曲面，曲面在预设平面上的投影为预设曲线，预设平面平行于主水准管的长度方向，预设曲线的方程如下：

f(x)＝a-a·e^cx

其中，x为横坐标，f(x)为纵坐标，a、c为常数，e为自然常数。

在可选的实施方式中，主水准管通过第一螺纹件连接于底座，第一螺纹件用于校准主水准管。

在可选的实施方式中，底座开设有供第一螺纹件穿设的通孔。

在可选的实施方式中，主水准管沿底座长度方向设置。

在可选的实施方式中，相对误差恒定的水平仪还包括副水准管，设置于底座，用于测量时选取倾角的方向。

在可选的实施方式中，副水准管通过第二螺纹件连接于底座，第二螺纹件用于校准副水准管。

在可选的实施方式中，副水准管沿底座宽度方向设置，且与主水准管垂直。

在可选的实施方式中，相对误差恒定的水平仪还包括上盖，设置于底座，上盖为中空结构，与底座共同形成容纳主水准管及副水准管的空间。

在可选的实施方式中，上盖的顶部开设有观测窗，用于观测主水准管及副水准管的情况。

在可选的实施方式中，曲面上设置有刻度线。

本发明实施例的有益效果包括：