专利名称：直读水准尺的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于水准测量的水准尺，特别是涉及一种直读 水准尺。
背景技术：
高程是所有工程建设不可缺少的一项主要参数。水准测量则是专门 用于测量高程的一项科学技术，它利用水准仪提供的水平视线并借助于 带有分划的水准尺直接测定地面上两点之间的高差，然后根据巳知点高 程和测得的高差推算出未知点高程。
图l示出了公知的水准测量原理示意图。如图所示，A、 B两点之间 的高差hAB为
hAB = a - b
设水准测量由A点向B点进行，则A点为后视点，A点尺上的读数 a称为后视读数；B点为前视点，B点尺上的读数b称为前视读数。因此， 高差等于后视读数减去前视读数。
为了计算未知点高程，通常采用以下两种方法
1.高差法
测得A、 B两点之间的高差hAB后，如果已知A点的高程Ha，则B
点的高程HB为-
HB = Ha+ hAB
这种直接利用高差计算未知点B高程的方法称为高差法。
2.视线高法
如图所示，B点高程也可以通过水准仪的视线高程Hi来计算，艮口
HB = H「b
这种利用仪器视线高程Hi计算未知点B点高程的方法称为视线高 法。在施工测量中，有时安置一次仪器，需测定多个地面点的高程，釆 用视线高法就比较方便。
多年来，传统的水准测量方法一直沿用视线高法。如上所述，该视 线高法是在已知高程的后视点上进行后视，在得出后视读数之后加上后 视点高程，得出视线高。然后在前(或中)视点上进行前(或中)视， 得出前(或中)视读数，并用视线高减去前(或中)视读数，即得出拟 求的前(或中)视点高程。参照图2的参考示例(尺长按3m考虑)，其 计算公式如下
H = E0+a (1)
E:H-b (2)
式中H~—视线高(m);
Eo——后视点已知高程(m);
a~"后视读数(m);
E,——前(中)视点拟求高程(m);
b——前(中)视读数(m)。
亦可用两式相加，得出式(3)
<formula>formula see original document page 4</formula>(3)
视线高法的数学基础是线段的加法和减法，简明易行是其优点。但 在大量的工程测量中，经常出现多中视点的水准测量，需作多次减法， 烦琐易错是其不足。因此，长期以来存在着免去计算、直接读出测量高 程的需求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的缺陷，从而提出一种 直读水准尺，其不仅简单易用，而且可以免去计算，直接读出高程，并 降低错误机率，节省人力和时间。
为达到上述目的，本实用新型提出一种直读水准尺，其包括主尺、 尺套和整米数字牌，所述主尺可升降地保持在所述尺套中，并在使用时 通过固定装置固定在所需位置，所述主尺设有自上而下递增的刻度，所 述整米数字牌安置在所述主尺的整米数字空白处。
有利的是，所述直读水准尺可以进一步包括以下特征中的一项或多
项
所述主尺与所述尺套可拆卸地相连，因而所述主尺可从所述尺套中
拆卸下来；
所述主尺的材质为铝合金或木质； 所述主尺的尺长在1 5米之间，优选为3米； 所述主尺的提升范围不超过1米；
所述整米数字牌以插挂方式安置在所述主尺的整米数字空白处； 所述固定装置为螺钉；
所述整米数字牌由分别标示出数字0至9的片材构成，并可根据后 视点高程的整米数选用；
所述整米数字牌的材质为金属或塑料。
本实用新型的直读水准尺可按以下方式使用首先将直读水准尺置 于后视点上，在尺套中缓缓提升主尺，直至后视点高程小数点后三位数 的刻度与视线吻合，固定主尺。接着，按后视点高程整米数选取数牌， 安置到主尺上相应的整米数字空白处，此时直读化操作即告完成。此后，
将直读水准尺置于任一测点上所得读数即为该点高程，不需任何计算。 当仪器重新设置时，需重新进行上述直读化操作。此外，必要时，去掉 尺套，并将整米数字空白处的数字补齐，本实用新型的直读水准尺也可 作为传统尺使用。
与现有技术相比，本实用新型可以达到以下显著有益效果本实用 新型的直读水准尺在使用时可以直接读取高程，其不仅简单易用，而且 可以免去计算，降低错误机率，节省人力和时间。此外，该直读水准尺 还具有结构简单、使用方便以及制造成本低等优点。另外，该直读水准 尺还可在必要时按照传统方法使用，由此可由使用者根据实际需要自由 地选择期望的使用方式，因而具有很强的灵活性。
下面参照附图更详细地描述本实用新型的特征和优点。其中:
图l是水准测量原理示意图2是传统视线高法测量原理的示意图3是本实用新型的提升型直读水准尺的示意图4是本实用新型的直读水准测量原理的示意图5是本实用新型的直读水准尺按传统法使用时的示意图。
具体实施方式
为了验证直读的可能性，可做以下试验。取一定长度(如3m)的空 白尺，对若干(至少3个)已知高程的测点施测，每次均在尺面上留下 视线的刻痕，并记下其高程数字。根据这些刻痕，完成此尺的全部刻度， 一个相应于当时仪器位置的直读水准尺便产生了 。
观察该尺，可知它具有以下特点
1) 尺寸的刻度为自上而下递增，与传统水准尺相反；
2) 尺底读数等于该仪器位置时的视线高。
正是由于这些特性，使得测点高程与视线高程的读数位置互换，使 视线高退入尺底，而测点高则被纳入视线，从而形成直读。这就是直读 法的基本原理。
但是，这样的直读水准尺只能服务于一个特定的仪器位置， 一个全能 的直读水准尺必须适应任何仪器位置。因此，每次在新设置仪器位置时， 必须在后视时重新将新的后视点高程纳入视线，使之重新直读化，这项 操作可称之为"直读化操作"。直读水准尺的设计必须满足直读化操作的 需要。
本实用新型的发明人还注意到，高程的数量级可能达到千位数，但 它的千位、百位、十位数不必要、也不可能直接参与测量，所以设计直 读水准尺时只需高程的个位数和小数点后三位数这两部分便已足够。
本实用新型的直读水准尺可以具有多种设计形式和类型，其中首选 以传统塔尺为基础的提升型直读水准尺，其次为采用软尺的回转型直读 水准尺。下面参照图3以提升型直读水准尺为例对本实用新型的直读水 准尺的构成、使用方法等进行详细描述。
如图3所示，本实用新型的提升型直读水准尺包括主尺l、尺套2和 整米数字牌3，其中主尺1基本上同传统塔尺，材质可为铝合金或木质等， 尺长可在1 5m之间任�。叛∥�3m。在主尺1的尺长为3m的情况下， 尺套2的长度例如优选为1.2m。主尺1上设有刻度(未示出)，刻度方向 与传统尺相反，即自上而下递增，且在整米数字处留空白，以通过插挂、 附着或其它方式安置整米数字牌3。主尺1可升降地保持在尺套2中，其 可沿着尺套2移动(例如滑动)，并可通过固定装置4固定在所需位置。 所述固定装置4例如可以为螺钉、螺栓、卡扣件等。尺套2可采用与主
尺1相同或不同的材料。主尺1的提升范围一般不超过lm。整米数字牌 3可由分别标示出数字0至9的片材构成，材质为金属或塑料等。整米数 字牌3根据后视点高程的整米数选用，在主尺1上相应的整米数字空白 处插挂。
该提升型直读水准尺的使用方法如下
(1) 首先将直读水准尺置于后视点上，在尺套中缓缓提升主尺，直 至后视点高程小数点后三位数的刻度与视线吻合，固定主尺。
(2) 按后视点高程整米数选取数牌，插挂到主尺上相应的整米数字 空白处，此时直读化操作即告完成。
(3) 此后将直读水准尺置于任一测点上所得读数即为该点高程，不 需任何计算。当仪器重新设置时，需重新进行上述直读化操作。
图4为本实用新型的直读水准测量原理的示意图，通过其中的各视 点读数、尺底读数、视点高程之间的关系可以清楚地看出本实用新型的 直读原理和使用过程。
本实用新型的直读水准尺可应用于各种工程测量场合，尤其适用于 多中视点水准测量。更具体地说，在平面测量范畴内，大量的工作测量， 包括地形测量、土方测量、施工测量、竣工测量等涉及多种专业，诸如 土木、建筑、市政、公路、铁路、水利、水工、桥梁、隧道、环保、绿 化、园林、农田等，其中用到的水准测量往往属于多中视点水准测量， 即在一次设置仪器时，可能要测量大量中视点。采用传统方法需要进行 多次减法，烦琐易错。采用本实用新型的直读水准尺进行直读法测量， 则可以免去计算，直接读出高程，从而降低错误机率，节省人力和时间。
另外，必要时，本实用新型的直读水准尺也可作为传统尺使用。具 体地说，在工程建设中往往由于国家水准点距工地较远，需进行水准导 线测量，将国家水位点引至工地附近，设置临时水准点应用。在水准导
线中， 一般只有后视点和前视点，没有或很少有中视点。在采用直读法 初期，由于直读化操作可能比传统法费时稍多，或由于测量人员仍习惯 于传统方法的操作，可按传统方法使用直读水准尺，即去掉尺套，并将
整米数字空白处的数字补齐，分别在后视点和前视点上得出后视读数a' 及前视读数b'后，按下式计算
E^E。一a， +b， (4)
以尺长为3m为例，由于
a' = (3-a)
b， = (3-b)
代入式(4)，得出
Et = E0 + a — b
即式(3)，结果与传统法完全一致。
图5示出了本实用新型的直读水准尺按传统法使用时的示意图。
由以上描述可知，直读水准测量法不过是传统法的发展和丰富，它 仍然是视线高法，只不过通过直读水准尺将视线高降入尺底，推入幕后， 使高程直接纳入视线。它的数学基础仍然是线段的加法和减法，不过由 于直读水准尺的刻度方向与传统刻度方向相反，而变为线段的代数和， 公式中的正负符号改变，但最后的计算结果完全一致。
另外，本实用新型利用直读水准尺进行直读水准测量，可直接读出 测点高程，其特别适用于多中视点水准测量，可免去大量计算，从而降 低错误机率，并大大节省人力和时间。此外，在水准导线测量中，本直 读水准尺也可按传统尺操作，但计算公式中的正负符号应互换。
以上已经结合具体实例对本实用新型进行了详细描述。需指出的是， 以上描述以及在附图中示出的内容均应被理解为是示例性的。换句话说， 本实用新型并不局限于此。对于本领域的技术人员来讲，可以在本实用
新型的基础上做出各种变型或修改。例如，尽管以上参照附图以提升型 直读水准尺为例对本实用新型的结构和原理做了详细说明，但如前所述， 本实用新型也可采用软尺回转型直读水准尺的设计形式，其中主尺可设 计成悬挂在滑轮上的软尺，其可反复回转和固定。又如，可以在本实用 新型的正面设置自上而下递增的刻度，而在背面设置传统刻度，这样可 以更方便地实现在直读法使用和传统方法使用之间的转换，并进一步简 化和加快测量过程。显然，这些变型和修改均不脱离本实用新型的精神 和保护范围。
权利要求1. 一种直读水准尺，其特征在于，包括主尺(1)、尺套(2)和整米数字牌(3)，所述主尺(1)可升降地保持在所述尺套(2)中，并在使用时通过固定装置(4)固定在所需位置，所述主尺(1)设有自上而下递增的刻度，所述整米数字牌(3)安置在所述主尺(1)的整米数字空白处。
2. 如权利要求1所述的直读水准尺，其特征在于，所述主尺(1) 与所述尺套(2)可拆卸地相连。
3. 如权利要求1或2所述的直读水准尺，其特征在于，所述主尺(1) 的材质为铝合金或木质。
4. 如权利要求1或2所述的直读水准尺，其特征在于，所述主尺(l) 的尺长在1 5米之间。
5. 如权利要求4所述的直读水准尺，其特征在于，所述主尺(1) 的尺长为3米。
6. 如权利要求1或2所述的直读水准尺，其特征在于，所述主尺(l) 的提升范围不超过1米。
7. 如权利要求1或2所述的直读水准尺，其特征在于，所述整米数 字牌(3)以插挂方式安置在所述主尺(1)的整米数字空白处。
8. 如权利要求1或2所述的直读水准尺，其特征在于，所述固定装 置(4)为螺钉。
9. 如权利要求1或2所述的直读水准尺，其特征在于，所述整米数 字牌(3)由分别标示出数字0至9的片材构成。
10. 如权利要求1或2所述的直读水准尺，其特征在于，所述整米 数字牌(3)的材质为金属或塑料。
专利摘要本实用新型涉及一种直读水准尺，其包括主尺、尺套和整米数字牌，所述主尺可升降地保持在所述尺套中，并可通过固定装置固定在所需位置，所述主尺设有自上而下递增的刻度，所述整米数字牌安置在所述主尺的整米数字空白处。该直读水准尺在使用时可以直接读取高程，其不仅简单易用，而且可以免去计算，降低错误机率，节省人力和时间。本实用新型的直读水准尺可应用于各种工程测量场合，尤其适用于多中视点水准测量。
文档编号G01C5/02GK201212809SQ20082012678
公开日2009年3月25日 申请日期2008年6月27日 优先权日2008年6月27日
发明者张中和 申请人:张中和
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