水平仪

水平仪是一种测量小角度的常用量具。在机械行业和仪表制造中，用于测量相对于水平位置的倾斜角、机床类设备导轨的平面度和直线度、设备安装的水平位置和垂直位置等。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；；按水准器的固定方式又可分为：可调式水平仪和不可调式水平仪。

特点

水平仪是一种测量小角度的常用量具。在机械行业和仪表制造中,用于测量相对于水平位置的倾斜角、机床

类设备导轨的平面度和直线度、设备安装的水平位置和垂直位置等。按水平仪的外形不同可分为：框式水平仪和尺式水平仪两种；按水准器的固定方式又可分为：可调式水平仪和不可调式水平仪。[1]

水平仪主要应用于检验各种机床及其它类型设备导轨的直线度和设备安装的水平位置，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。

主要类型

气泡水平仪系检验机器安装面或平板是否水平，及测知倾斜方向与角度大小的测量仪器，其外形系用高级钢料制造架座，经精密加工后，其架座底座必须平整，座面中央装有纵长圆曲形状的玻璃管，也有在左端附加横向

小型水平玻璃管，管内充满醚或酒精，并留有一小气泡，它在管中永远位于最高点。玻璃筒上在气泡两端均有刻度分划。通常，工厂安装机器时，常用气泡水平仪的灵敏度为0.01mm/m、0.02mm/m、0.04mm/m、0.05mm/m、0.1mm/m、0.3mm/m和0.4mm/m等规格，即是将水平仪置于 1 m 长的直规或平板之上，当其中一端点有灵敏度指示大小的差异时，如灵敏度为0.01 mm/m，即是表示直规或平板的两端点有0.01 mm的高低差异 ( 相当于两端点相差2秒 )，当1 m长的有h mm高度差时，气泡会一个刻度的差异。气泡水平仪的原理是利用气泡在玻璃管内，气泡可经常保持在最高位置的特性

对于一定的倾斜角 ，而欲使气泡的移动量大 ( 即所谓灵敏度良好 )，需增大圆弧半径 (R) 即可。若水平仪每刻度距离为2 mm和灵敏度为0.01 mm/m时，相当1 m的两端点相差2秒。即是气泡管半径为206.185公尺，装置在框架内，不同灵敏度即有不同半径，而与框架长短并无直接关系。

使用水平仪应先行检查，先将水平仪放在平板上，读取气泡的刻度大小，然后将水平仪反转置于同一位置 ，再读取其刻度大小，若读数相同，即表示水平仪底座与气泡管相互间的关系是正确的。否则，需用微调螺丝调整直到读数完全相同，才可作测量工作。若想检查水平仪精度，可用正弦杆和量块组成的已知角度大小。同时，欲测量较大倾斜角也可配合正弦杆与水平仪共同使用。

新式的水平仪作为传统水泡式倾角的替代品，更多的应用在道路工程，机械测量，建筑工程，工业平台，石油勘测，军工，船舶，以及其他需要重力参考系下的倾角或者水平的情况。

按照 材质分类，水平仪又可以分为 塑料水平仪，玻璃水平仪。塑料水平仪精度低，玻璃水平仪精度比较高。国外市场质量比较好的高精度水平仪如：SOLA,BOSCH,ECONNS,EPOCH,RISUX。国内知名品牌有：东方精工，长城, 恒锐 等。。。

电子式水平仪，它用来测量高精度的工具机，如NC车床、铣床、切削加工机、三次元量床等床面，其灵敏度非常高，若以测量时可左右偏移25刻度计算，测量工件只在一定的倾斜范围内均可测量。

电子水平仪的主要原理有电感式和电容式等两种。根据测量方向不同还可分为一维和二维电子水平仪.

电感式原理：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。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。

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。 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。

水平仪底面及侧面长度均为2000mm的直角形结构，精度一般为（0.02-0.025）mm/m，若用户有特殊要求，可单独定制。 水平仪调零结构有独特之处，较常规结构相比：1.调零容易。2.调整后，零位不易变动。如图1所示。水平仪底V型槽面绕芯轴转动5时，若气泡移动，可通过调整螺钉2来达到要求，该项在出厂时已调整好，一般不变。

水平仪的结构根据分类不同而有所区别。框式水平仪一般由水平仪主体、横向水准器、绝热手把、主水准器、盖板和零位调整装置等零部件组成。尺式水平仪一般由水平仪主体、盖板、主水准器和零位调整装置等零部件构成。

水平仪是以水准器作为测量和读数元件的一种量具。水准器是一个密封的玻璃管，内表面的纵断面为具有一定曲率半径的圆弧面。水准器的玻璃管内装有粘滞系数较小的液体，如酒精、乙醚及其混合体等,没有液体的部分通常叫作水准气泡。玻璃管内表面纵断面的曲率半径与分度值之间存在着一定的关系,根据这一关系即可测出被测平面的倾斜度。

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。

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。

各部分相互作用

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。

工作面的平面度

水平仪工作面不允许有凸起现象，其平面度应符合表6—10—54的规定。 工作面长度 150～200 250～300 ，平面度偏差 <0.003 <0.005，对磨制和研磨的工作面,其平面度用尺寸不小于被检面长度的零级刀口尺,以光隙法进行检定,这一检定工作应在工作面的纵向、横向和对角线的方向的几个位置上进行。以看到的最大间隙为该表面的平面度偏差。在估计间隙大小时,可由量块组成的标准间隙进行比较。

对刮制工作面的平面度,用零级平板以涂色法进行检定。在边长为25mm正方形面积内的斑点数,对于分度值为0.02～0.05mm/m的水平仪不应少于25点，对于分度值为0.06～0.10mm/m的水平仪不应少于20点,斑点分布应均匀。

V形工作面的直线度,用检定心轴以涂色法进行检定。把涂有红铅粉的心轴放在V形面上转动,在V形面上看到的接触线,不允许有超过10mm的间断。

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。

水平仪的零位稳定性，要求在检定下工作面零位合格后，相隔4h，再次对零位进行一次检定，其变化仍不得超过零位偏差的允许范围。

误差的检定

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。