1.水平仪的用途与类型

水平仪是量测被测平面相对水平面微小倾角的一种计量器具，在机械制造中，常用来检测工件表面或设备安装的水平情况。如检测机床、仪器的底座、工作台面及机床导轨等的水平情况，还可以用水平仪检测导轨、平尺、平板等的直线度和平面度误差，以及量测两工作面的平行度和工作面相对于水平面的垂直度误差等。

水平仪按其工作原理可分为水准式水平仪和电子水平仪两类。水准式水平仪又有条式水平仪、框式水平仪和合像水平仪3种。水准式水平仪目前使用最为广泛。

2.水准式水平仪的结构与规格

水准式水平仪的主要工作部分是管状水准器，它是一个密封的玻璃管，其内表面的纵剖面是一曲率半径很大的圆弧面。管内装有精馏乙醚或精馏乙醇，但未注满，形成一个气泡。玻璃管的外表面刻有刻度，不管水准器的位置处于何种状态，气泡总是趋向于玻璃管圆弧面的最高位置。当水准器处于水平位置时，气泡位于中央。水准器相对于水平面倾斜时，气泡就偏向高的一侧，倾斜程度可以从玻璃管外表面上的刻度读出如图2-50所示，经过简单的换算，就可得到被测表面相对水平面的倾斜度和倾斜角。

图2-50　水准式水平仪

SJ 20873—2003倾斜仪、水平仪通用规范

JJG 191—2002水平仪检定器检定规程

1）条式水平仪

条式水平仪的外形如图2-51所示，由主体、盖板、水准器和调零装置组成。在量测面上刻有V形槽，以便放在圆柱形的被测表面上量测。图2-51（a）中的水平仪的调零装置在一端，而图2-51（b）中的调零装置在水平仪的上表面，因而使用更为方便。条式水平仪工作面的长度有200 mm和300 mm两种。

2）框式水平仪

框式水平仪的外形如图2-52所示，由横水准器、主体把手、主水准器、盖板和调零装置组成。它与条式水平仪的不同之处在于：条式水平仪的主体为一条形，而框式水平仪的主体为一框形。框式水平仪除有安装水准器的下量测面外，还有一个与下量测面垂直的测量测面，因此框式水平仪不仅能量测工件的水平表面，还可用它的测量测面与工件的被测表面相靠，检测其对水平面的垂直度。框式水平仪的框架规格有150 mm×150 mm，200 mm×200 mm，250 mm×250 mm，300 mm×300 mm等4种，其中200 mm×200 mm最为常用。

3）合像水平仪

合像水平仪主要应用于量测平面和圆柱面对水平的倾斜度，以及机床与光学机械仪器的导轨或机座等的平面度、直线度和设备安装位置的正确度等。其工作原理是利用棱镜将水准器中的气泡影像经过放大，来提高读数的瞄准精度，利用杠杆、微动螺杆等传动机构进行读数。

合像水平仪结构如图2-53所示，合像水平仪的水准器安装在杠杆架的底板上，它的位置可用微动旋钮通过测微螺杆与杠杆系统进行调整。水准器内的气泡，经两个不同位置的棱镜反射至观察窗放大观察（分成两个半合像）。当水准器不在水平位置时，气泡A、B两半不对齐，当水准器在水平位置时，气泡A、B两半就对齐，如图2-53（c）所示。

图2-51　条式水平仪

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图2-52　框式水平仪

GB/T 16455—2008 条式和框式水平仪

图2-53　合像水平仪的结构

1—观察窗；2—微动旋钮；3—微分盘；4—主水准器；5—壳体；6—毫米/米刻度；7—底面工作面；8—V型工用面；9—指针；10—杠杆

合像水平仪主要用于精密机械制造中，其最大特点是使用范围广、量测精度较高、读数方便、准确。

水准式水平仪使用时要注意以下事项：

①使用前工作面要清洗干净。

②湿度变化对仪器中的水准器位置影响很大，必须隔离热源。

③量测时旋转微分盘要平稳，必须等A、B两气泡像完全对齐后方可读数。

GB/T 22519—2008合像水平仪

3.电子水平仪

电子水平仪是将微小的角位移转变为电信号，经放大后由指示仪表读数的一种角度计量仪器。主要用于测量被测面对水平面的倾斜角及制件表面的直线度、平面度，机床导轨的直线度、扭曲度，也可用于检测、调整各种设备的水平安装位置。

JDZ-B型指针式电子水平仪的结构，如图2-54所示，主要由用作工作测量面的铸铁底座、电极水准泡式传感器和指示电表三部分构成。分度值有3挡：0.005 mm/1 000 mm、0.01 mm/1 000 mm和0.02 mm/1 000 mm。

图2-54　JDZ-B型指针式电子水平仪

1—副水准泡；2—电表；3—调零口；4—电源开关；5—分度值选择按钮；6—底座

电极水准泡式传感器是由一种直径为14 mm、长度为90 mm左右的玻璃管内壁，压贴4片相互对称的铂电极，并用铂丝引出而制成的。玻璃管内壁经研磨、内灌导电液体并且有一定长度的气泡，经烧结而成。电极水准泡内的4片铂电极为两个活动桥臂、两个固定桥臂，而桥臂组成一个差动交流电桥。其工作原理是，当电极水准泡内的气泡在中间位置时，两对电极间阻抗相等，这时电桥平衡，输出信号近似为零。当气泡向任何一方移动时，电极水准泡阻抗增大或减小，故电桥不平衡，于是有信号输出。