專利名稱：直讀水準(zhǔn)尺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于水準(zhǔn)測(cè)量的水準(zhǔn)尺，特別是涉及一種直讀 水準(zhǔn)尺。
背景技術(shù)：
高程是所有工程建設(shè)不可缺少的一項(xiàng)主要參數(shù)。水準(zhǔn)測(cè)量則是專門 用于測(cè)量高程的一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)，它利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線并借助于 帶有分劃的水準(zhǔn)尺直接測(cè)定地面上兩點(diǎn)之間的高差，然后根據(jù)巳知點(diǎn)高 程和測(cè)得的高差推算出未知點(diǎn)高程。
圖l示出了公知的水準(zhǔn)測(cè)量原理示意圖。如圖所示，A、 B兩點(diǎn)之間 的高差hAB為
hAB = a - b
設(shè)水準(zhǔn)測(cè)量由A點(diǎn)向B點(diǎn)進(jìn)行，則A點(diǎn)為后視點(diǎn)，A點(diǎn)尺上的讀數(shù) a稱為后視讀數(shù)；B點(diǎn)為前視點(diǎn)，B點(diǎn)尺上的讀數(shù)b稱為前視讀數(shù)。因此， 高差等于后視讀數(shù)減去前視讀數(shù)。
為了計(jì)算未知點(diǎn)高程，通常采用以下兩種方法
1.高差法
測(cè)得A、 B兩點(diǎn)之間的高差hAB后，如果已知A點(diǎn)的高程Ha，則B
點(diǎn)的高程HB為-
HB = Ha+ hAB
這種直接利用高差計(jì)算未知點(diǎn)B高程的方法稱為高差法。
2.視線高法
如圖所示，B點(diǎn)高程也可以通過水準(zhǔn)儀的視線高程Hi來計(jì)算，艮口
HB = H「b
這種利用儀器視線高程Hi計(jì)算未知點(diǎn)B點(diǎn)高程的方法稱為視線高 法。在施工測(cè)量中，有時(shí)安置一次儀器，需測(cè)定多個(gè)地面點(diǎn)的高程，釆 用視線高法就比較方便。
多年來，傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測(cè)量方法一直沿用視線高法。如上所述，該視 線高法是在已知高程的后視點(diǎn)上進(jìn)行后視，在得出后視讀數(shù)之后加上后 視點(diǎn)高程，得出視線高。然后在前(或中)視點(diǎn)上進(jìn)行前(或中)視， 得出前(或中)視讀數(shù)，并用視線高減去前(或中)視讀數(shù)，即得出擬 求的前(或中)視點(diǎn)高程。參照?qǐng)D2的參考示例(尺長(zhǎng)按3m考慮)，其 計(jì)算公式如下
H = E0+a (1)
E:H-b (2)
式中H~—視線高(m);
Eo——后視點(diǎn)已知高程(m);
a~"后視讀數(shù)(m);
E,——前(中)視點(diǎn)擬求高程(m);
b——前(中)視讀數(shù)(m)。
亦可用兩式相加，得出式(3)
<formula>formula see original document page 4</formula>(3)
視線高法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是線段的加法和減法，簡(jiǎn)明易行是其優(yōu)點(diǎn)。但 在大量的工程測(cè)量中，經(jīng)常出現(xiàn)多中視點(diǎn)的水準(zhǔn)測(cè)量，需作多次減法， 煩瑣易錯(cuò)是其不足。因此，長(zhǎng)期以來存在著免去計(jì)算、直接讀出測(cè)量高 程的需求。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，從而提出一種 直讀水準(zhǔn)尺，其不僅簡(jiǎn)單易用，而且可以免去計(jì)算，直接讀出高程，并 降低錯(cuò)誤機(jī)率，節(jié)省人力和時(shí)間。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提出一種直讀水準(zhǔn)尺，其包括主尺、 尺套和整米數(shù)字牌，所述主尺可升降地保持在所述尺套中，并在使用時(shí) 通過固定裝置固定在所需位置，所述主尺設(shè)有自上而下遞增的刻度，所 述整米數(shù)字牌安置在所述主尺的整米數(shù)字空白處。
有利的是，所述直讀水準(zhǔn)尺可以進(jìn)一步包括以下特征中的一項(xiàng)或多
項(xiàng)
所述主尺與所述尺套可拆卸地相連，因而所述主尺可從所述尺套中
拆卸下來；
所述主尺的材質(zhì)為鋁合金或木質(zhì)； 所述主尺的尺長(zhǎng)在1 5米之間，優(yōu)選為3米； 所述主尺的提升范圍不超過1米；
所述整米數(shù)字牌以插掛方式安置在所述主尺的整米數(shù)字空白處； 所述固定裝置為螺釘；
所述整米數(shù)字牌由分別標(biāo)示出數(shù)字0至9的片材構(gòu)成，并可根據(jù)后 視點(diǎn)高程的整米數(shù)選用；
所述整米數(shù)字牌的材質(zhì)為金屬或塑料。
本實(shí)用新型的直讀水準(zhǔn)尺可按以下方式使用首先將直讀水準(zhǔn)尺置 于后視點(diǎn)上，在尺套中緩緩提升主尺，直至后視點(diǎn)高程小數(shù)點(diǎn)后三位數(shù) 的刻度與視線吻合，固定主尺。接著，按后視點(diǎn)高程整米數(shù)選取數(shù)牌， 安置到主尺上相應(yīng)的整米數(shù)字空白處，此時(shí)直讀化操作即告完成。此后，
將直讀水準(zhǔn)尺置于任一測(cè)點(diǎn)上所得讀數(shù)即為該點(diǎn)高程，不需任何計(jì)算。 當(dāng)儀器重新設(shè)置時(shí)，需重新進(jìn)行上述直讀化操作。此外，必要時(shí)，去掉 尺套，并將整米數(shù)字空白處的數(shù)字補(bǔ)齊，本實(shí)用新型的直讀水準(zhǔn)尺也可 作為傳統(tǒng)尺使用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型可以達(dá)到以下顯著有益效果本實(shí)用 新型的直讀水準(zhǔn)尺在使用時(shí)可以直接讀取高程，其不僅簡(jiǎn)單易用，而且 可以免去計(jì)算，降低錯(cuò)誤機(jī)率，節(jié)省人力和時(shí)間。此外，該直讀水準(zhǔn)尺 還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便以及制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。另外，該直讀水準(zhǔn) 尺還可在必要時(shí)按照傳統(tǒng)方法使用，由此可由使用者根據(jù)實(shí)際需要自由 地選擇期望的使用方式，因而具有很強(qiáng)的靈活性。


下面參照附圖更詳細(xì)地描述本實(shí)用新型的特征和優(yōu)點(diǎn)。其中:
圖l是水準(zhǔn)測(cè)量原理示意圖2是傳統(tǒng)視線高法測(cè)量原理的示意圖3是本實(shí)用新型的提升型直讀水準(zhǔn)尺的示意圖4是本實(shí)用新型的直讀水準(zhǔn)測(cè)量原理的示意圖5是本實(shí)用新型的直讀水準(zhǔn)尺按傳統(tǒng)法使用時(shí)的示意圖。
具體實(shí)施方式
為了驗(yàn)證直讀的可能性，可做以下試驗(yàn)。取一定長(zhǎng)度(如3m)的空 白尺，對(duì)若干(至少3個(gè))已知高程的測(cè)點(diǎn)施測(cè)，每次均在尺面上留下 視線的刻痕，并記下其高程數(shù)字。根據(jù)這些刻痕，完成此尺的全部刻度， 一個(gè)相應(yīng)于當(dāng)時(shí)儀器位置的直讀水準(zhǔn)尺便產(chǎn)生了 。
觀察該尺，可知它具有以下特點(diǎn)
1) 尺寸的刻度為自上而下遞增，與傳統(tǒng)水準(zhǔn)尺相反；
2) 尺底讀數(shù)等于該儀器位置時(shí)的視線高。
正是由于這些特性，使得測(cè)點(diǎn)高程與視線高程的讀數(shù)位置互換，使 視線高退入尺底，而測(cè)點(diǎn)高則被納入視線，從而形成直讀。這就是直讀 法的基本原理。
但是，這樣的直讀水準(zhǔn)尺只能服務(wù)于一個(gè)特定的儀器位置， 一個(gè)全能 的直讀水準(zhǔn)尺必須適應(yīng)任何儀器位置。因此，每次在新設(shè)置儀器位置時(shí)， 必須在后視時(shí)重新將新的后視點(diǎn)高程納入視線，使之重新直讀化，這項(xiàng) 操作可稱之為"直讀化操作"。直讀水準(zhǔn)尺的設(shè)計(jì)必須滿足直讀化操作的 需要。
本實(shí)用新型的發(fā)明人還注意到，高程的數(shù)量級(jí)可能達(dá)到千位數(shù)，但 它的千位、百位、十位數(shù)不必要、也不可能直接參與測(cè)量，所以設(shè)計(jì)直 讀水準(zhǔn)尺時(shí)只需高程的個(gè)位數(shù)和小數(shù)點(diǎn)后三位數(shù)這兩部分便已足夠。
本實(shí)用新型的直讀水準(zhǔn)尺可以具有多種設(shè)計(jì)形式和類型，其中首選 以傳統(tǒng)塔尺為基礎(chǔ)的提升型直讀水準(zhǔn)尺，其次為采用軟尺的回轉(zhuǎn)型直讀 水準(zhǔn)尺。下面參照?qǐng)D3以提升型直讀水準(zhǔn)尺為例對(duì)本實(shí)用新型的直讀水 準(zhǔn)尺的構(gòu)成、使用方法等進(jìn)行詳細(xì)描述。
如圖3所示，本實(shí)用新型的提升型直讀水準(zhǔn)尺包括主尺l、尺套2和 整米數(shù)字牌3，其中主尺1基本上同傳統(tǒng)塔尺，材質(zhì)可為鋁合金或木質(zhì)等， 尺長(zhǎng)可在1 5m之間任選，優(yōu)選為3m。在主尺1的尺長(zhǎng)為3m的情況下， 尺套2的長(zhǎng)度例如優(yōu)選為1.2m。主尺1上設(shè)有刻度(未示出)，刻度方向 與傳統(tǒng)尺相反，即自上而下遞增，且在整米數(shù)字處留空白，以通過插掛、 附著或其它方式安置整米數(shù)字牌3。主尺1可升降地保持在尺套2中，其 可沿著尺套2移動(dòng)(例如滑動(dòng))，并可通過固定裝置4固定在所需位置。 所述固定裝置4例如可以為螺釘、螺栓、卡扣件等。尺套2可采用與主
尺1相同或不同的材料。主尺1的提升范圍一般不超過lm。整米數(shù)字牌 3可由分別標(biāo)示出數(shù)字0至9的片材構(gòu)成，材質(zhì)為金屬或塑料等。整米數(shù) 字牌3根據(jù)后視點(diǎn)高程的整米數(shù)選用，在主尺1上相應(yīng)的整米數(shù)字空白 處插掛。
該提升型直讀水準(zhǔn)尺的使用方法如下
(1) 首先將直讀水準(zhǔn)尺置于后視點(diǎn)上，在尺套中緩緩提升主尺，直 至后視點(diǎn)高程小數(shù)點(diǎn)后三位數(shù)的刻度與視線吻合，固定主尺。
(2) 按后視點(diǎn)高程整米數(shù)選取數(shù)牌，插掛到主尺上相應(yīng)的整米數(shù)字 空白處，此時(shí)直讀化操作即告完成。
(3) 此后將直讀水準(zhǔn)尺置于任一測(cè)點(diǎn)上所得讀數(shù)即為該點(diǎn)高程，不 需任何計(jì)算。當(dāng)儀器重新設(shè)置時(shí)，需重新進(jìn)行上述直讀化操作。
圖4為本實(shí)用新型的直讀水準(zhǔn)測(cè)量原理的示意圖，通過其中的各視 點(diǎn)讀數(shù)、尺底讀數(shù)、視點(diǎn)高程之間的關(guān)系可以清楚地看出本實(shí)用新型的 直讀原理和使用過程。
本實(shí)用新型的直讀水準(zhǔn)尺可應(yīng)用于各種工程測(cè)量場(chǎng)合，尤其適用于 多中視點(diǎn)水準(zhǔn)測(cè)量。更具體地說，在平面測(cè)量范疇內(nèi)，大量的工作測(cè)量， 包括地形測(cè)量、土方測(cè)量、施工測(cè)量、竣工測(cè)量等涉及多種專業(yè)，諸如 土木、建筑、市政、公路、鐵路、水利、水工、橋梁、隧道、環(huán)保、綠 化、園林、農(nóng)田等，其中用到的水準(zhǔn)測(cè)量往往屬于多中視點(diǎn)水準(zhǔn)測(cè)量， 即在一次設(shè)置儀器時(shí)，可能要測(cè)量大量中視點(diǎn)。采用傳統(tǒng)方法需要進(jìn)行 多次減法，煩瑣易錯(cuò)。采用本實(shí)用新型的直讀水準(zhǔn)尺進(jìn)行直讀法測(cè)量， 則可以免去計(jì)算，直接讀出高程，從而降低錯(cuò)誤機(jī)率，節(jié)省人力和時(shí)間。
另外，必要時(shí)，本實(shí)用新型的直讀水準(zhǔn)尺也可作為傳統(tǒng)尺使用。具 體地說，在工程建設(shè)中往往由于國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)距工地較遠(yuǎn)，需進(jìn)行水準(zhǔn)導(dǎo) 線測(cè)量，將國(guó)家水位點(diǎn)引至工地附近，設(shè)置臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)用。在水準(zhǔn)導(dǎo)
線中， 一般只有后視點(diǎn)和前視點(diǎn)，沒有或很少有中視點(diǎn)。在采用直讀法 初期，由于直讀化操作可能比傳統(tǒng)法費(fèi)時(shí)稍多，或由于測(cè)量人員仍習(xí)慣 于傳統(tǒng)方法的操作，可按傳統(tǒng)方法使用直讀水準(zhǔn)尺，即去掉尺套，并將
整米數(shù)字空白處的數(shù)字補(bǔ)齊，分別在后視點(diǎn)和前視點(diǎn)上得出后視讀數(shù)a' 及前視讀數(shù)b'后，按下式計(jì)算
E^E。一a， +b， (4)
以尺長(zhǎng)為3m為例，由于
a' = (3-a)
b， = (3-b)
代入式(4)，得出
Et = E0 + a — b
即式(3)，結(jié)果與傳統(tǒng)法完全一致。
圖5示出了本實(shí)用新型的直讀水準(zhǔn)尺按傳統(tǒng)法使用時(shí)的示意圖。
由以上描述可知，直讀水準(zhǔn)測(cè)量法不過是傳統(tǒng)法的發(fā)展和豐富，它 仍然是視線高法，只不過通過直讀水準(zhǔn)尺將視線高降入尺底，推入幕后， 使高程直接納入視線。它的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)仍然是線段的加法和減法，不過由 于直讀水準(zhǔn)尺的刻度方向與傳統(tǒng)刻度方向相反，而變?yōu)榫€段的代數(shù)和， 公式中的正負(fù)符號(hào)改變，但最后的計(jì)算結(jié)果完全一致。
另外，本實(shí)用新型利用直讀水準(zhǔn)尺進(jìn)行直讀水準(zhǔn)測(cè)量，可直接讀出 測(cè)點(diǎn)高程，其特別適用于多中視點(diǎn)水準(zhǔn)測(cè)量，可免去大量計(jì)算，從而降 低錯(cuò)誤機(jī)率，并大大節(jié)省人力和時(shí)間。此外，在水準(zhǔn)導(dǎo)線測(cè)量中，本直 讀水準(zhǔn)尺也可按傳統(tǒng)尺操作，但計(jì)算公式中的正負(fù)符號(hào)應(yīng)互換。
以上已經(jīng)結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)描述。需指出的是， 以上描述以及在附圖中示出的內(nèi)容均應(yīng)被理解為是示例性的。換句話說， 本實(shí)用新型并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講，可以在本實(shí)用
新型的基礎(chǔ)上做出各種變型或修改。例如，盡管以上參照附圖以提升型 直讀水準(zhǔn)尺為例對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和原理做了詳細(xì)說明，但如前所述， 本實(shí)用新型也可采用軟尺回轉(zhuǎn)型直讀水準(zhǔn)尺的設(shè)計(jì)形式，其中主尺可設(shè) 計(jì)成懸掛在滑輪上的軟尺，其可反復(fù)回轉(zhuǎn)和固定。又如，可以在本實(shí)用 新型的正面設(shè)置自上而下遞增的刻度，而在背面設(shè)置傳統(tǒng)刻度，這樣可 以更方便地實(shí)現(xiàn)在直讀法使用和傳統(tǒng)方法使用之間的轉(zhuǎn)換，并進(jìn)一步簡(jiǎn) 化和加快測(cè)量過程。顯然，這些變型和修改均不脫離本實(shí)用新型的精神 和保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1. 一種直讀水準(zhǔn)尺，其特征在于，包括主尺(1)、尺套(2)和整米數(shù)字牌(3)，所述主尺(1)可升降地保持在所述尺套(2)中，并在使用時(shí)通過固定裝置(4)固定在所需位置，所述主尺(1)設(shè)有自上而下遞增的刻度，所述整米數(shù)字牌(3)安置在所述主尺(1)的整米數(shù)字空白處。
2. 如權(quán)利要求1所述的直讀水準(zhǔn)尺，其特征在于，所述主尺(1) 與所述尺套(2)可拆卸地相連。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的直讀水準(zhǔn)尺，其特征在于，所述主尺(1) 的材質(zhì)為鋁合金或木質(zhì)。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的直讀水準(zhǔn)尺，其特征在于，所述主尺(l) 的尺長(zhǎng)在1 5米之間。
5. 如權(quán)利要求4所述的直讀水準(zhǔn)尺，其特征在于，所述主尺(1) 的尺長(zhǎng)為3米。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的直讀水準(zhǔn)尺，其特征在于，所述主尺(l) 的提升范圍不超過1米。
7. 如權(quán)利要求1或2所述的直讀水準(zhǔn)尺，其特征在于，所述整米數(shù) 字牌(3)以插掛方式安置在所述主尺(1)的整米數(shù)字空白處。
8. 如權(quán)利要求1或2所述的直讀水準(zhǔn)尺，其特征在于，所述固定裝 置(4)為螺釘。
9. 如權(quán)利要求1或2所述的直讀水準(zhǔn)尺，其特征在于，所述整米數(shù) 字牌(3)由分別標(biāo)示出數(shù)字0至9的片材構(gòu)成。
10. 如權(quán)利要求1或2所述的直讀水準(zhǔn)尺，其特征在于，所述整米 數(shù)字牌(3)的材質(zhì)為金屬或塑料。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種直讀水準(zhǔn)尺，其包括主尺、尺套和整米數(shù)字牌，所述主尺可升降地保持在所述尺套中，并可通過固定裝置固定在所需位置，所述主尺設(shè)有自上而下遞增的刻度，所述整米數(shù)字牌安置在所述主尺的整米數(shù)字空白處。該直讀水準(zhǔn)尺在使用時(shí)可以直接讀取高程，其不僅簡(jiǎn)單易用，而且可以免去計(jì)算，降低錯(cuò)誤機(jī)率，節(jié)省人力和時(shí)間。本實(shí)用新型的直讀水準(zhǔn)尺可應(yīng)用于各種工程測(cè)量場(chǎng)合，尤其適用于多中視點(diǎn)水準(zhǔn)測(cè)量。
文檔編號(hào)G01C5/02GK201212809SQ20082012678
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者張中和 申請(qǐng)人:張中和