框式水平仪框式水平仪的工作原理及使用方法

2024年3月15日发(作者：七魔将)

框式水平仪的工作原理及使用方法

图（1-1）是常用的

框式水平仪

，主工由框架1和弧形玻璃管主水冷器2、调整

水准3组成。利用水平仪上水准器泡的移动来测量被测部位角度的变化。

框架的测量面的平面和V形槽，V形槽便于在圆柱上面测量。弧形玻璃管的

表面上有刻线，内装乙醚（或酒精）并留有一个水准泡，水准泡总是停留在玻璃

管内的最高处，若水平仪倾斜一个角度，气泡就向左或向右移动，根据移动的距

离（格数），直接或通过计算即可知道被测工件的直线度，平南度或垂直度误差。

水平仪的工作原理（图1-2），精度为0.02mm/1000mm的水平仪玻璃管，曲

率半径R=103132mm，当平面在1000mm长度中倾斜0.02mm，则倾斜角θ为：

Tgθ==0.00002 θ=4”

水准泡转过的角度应与平面转过和角度相等，则水准泡移动的距离（1格）

为：

a=＝＝2mm

水平仪

的读数方法有直接数法和平均读数法两种。

（1）直接读数法：以气泡两端的长刻线作为零线。气泡相对零线移动作为

读数，这种读数方法最为常用，见（1-3图）。

图1-3（a）表示水平仪处于水平位置，气泡两端处于长线上，读数为“0”；

图1-3（b）表示

水平仪

逆时针方向倾斜，气泡向右移动，图示位置读数为“+2”；

图1-3（C）表示水平仪顺时针方向倾斜，气泡向左移动，图示位置读数为“-3”.

(2)平均读数法：由于环境温度变化较大，使气泡变长或变短，引起读数误

差而影响测量的正确性，可采用平均读数法，以消除读数误差。

一、工作原理气泡水平仪的玻璃的玻璃管内壁是一个肯有一定曲率半径的曲面，当水平仪发

生倾斜时，气泡就向水平仪升高的一端移动，水准泡内壁曲率半径越大分辨率越高，曲率半

径越小，分辨率越低，因此水准泡的曲率半径决定了该产品的精度。 二、产品用途水平仪

主要用于检验各种机床和工件的平面度、平直度、垂直度及设备安装的水平性等。 三、产

品规格水平仪按不同用途制造成框式水平仪、条式水平仪和二种形式. 四、仪器结构 水平

仪主要由体身，水准泡系统及调整机构组成。体身可测量基面，水准泡用作读数反应出体身

测量基面的真实数据，调整机构用作调整水平仪，采用m5×0.5细螺纹和多齿弹簧圈，确保

零位的稳定性和可调性。 五、使用方法 测量时使水平仪工作面紧贴被测表面，待气泡静止

后主可读数。 水平仪的分度值是主水准泡的气泡移动一个刻度所产生的倾斜比，以一米为

基准长的倾斜高与底边的比表示，如需测量长度为L的实际倾斜值则可通过下式进行计算：

实际倾斜值=标称分度值×L×偏差格数例如：标称分度值为0.02mm/m,L=200mm，偏差格数

为2格 则：实际倾斜值0.02/1000×200×2=0.008mm 为避免由于水平仪零位不准而引起的测

量误差，因此在使用前必须对水平仪的零位进行检查或调整。 水平仪零位检查和调整方法：

将被检水平仪放在已调到大致水平位置的平板上（或机床导轨上），紧靠定位块，待气泡稳

定后以气泡的一端读数为a1,然后按水平方向调转180°，准确地放在原位置，按照第一次读

数的一边记下气泡另一端的读数为a2，两次读数差的一半则为零位误差=(a1-a2)/2格。如果

零位误差已超过许可范围，则需高速零位机构，另一种方法不需精调零位，也可找出相对零

位点，如图所示将水平仪放在平面上，等气泡稳定后，读右端数为读a1,将水平仪按水平方

向调转180°，准确的放在第一次位置上，待气泡稳定后，再读右端读数为a2，两次读数差

的一关位置为相对零位点；以相对零位点为基准，方可测量水平仪， 如图所示相对零位点

为基准线向右边过1.5格。 对于非规定调整的螺钉、螺母不得随意拧动。 六、注意事项 1、

温度变化会使测量产生误差，检验或使用时必须与热源和风源隔绝，如果使用环境湿度与保

存环境湿度不同，则需在使用环境中稳定3小时方可使用。 2、测量时必须待气泡完全静止

后方可读数。 3、水平仪使用完毕，必须将工作面擦拭干净，涂防锈油，存放在清洁、干燥

处保存。

框式水平仪的读数方法有两种。

1.

数格法

2.

以零位线为基准，数气泡任一端离开零位线的格数，作为水平仪的读数值，这种方法简便，常用。

3.

以气泡任意一端起始位置所在刻线为基准，数气泡该端离开基准刻线的格数，为水平仪读数值。

4.

以气泡任一端起始位置接近一刻线为基准，数气泡端离开这一刻的格数，为水平仪读数值。

5.

平均值法，取气泡两端离开基准线格数之和的平均值，作为水平仪的读数。这种读数方法可消除由于温度

误差使气泡长度发生变化而带来的读数误差，常用于精密测量。

框式水平仪使用方法：

框式水平仪在找水平时,要交错90°进行校调,也就是通常的X轴和Y轴的校调,其V型面与被调平面应基本

完全接触,水平仪不应有手感上的摆动,调整的过程中应使水泡处于正中位置就达到要求了.水平仪还有个侧

面的V型槽,是用于测垂直面的,方法与上面相同.

需要注意的是: 水平仪在使用时应轻放在被测表面上,尽量不要碰撞,以避免水平仪里面的机械调整件移位,

进尔引起精度的不准确.

框式水平仪的精度为0.02/1000mm，即每米2C。上面刻度每格就是2C，即每有一格的偏差代表在一米

长内有一头高出了2C。

百分尺主尺上每一度刻线代表1MM，转尺上每一度刻线每表0.01mm。

径向的误差不叫垂直度，叫同轴度。用百分表座吸一其中一头的联轴器上，百分表指另一头，划一个圆周

表上读数误差的多少即为同轴度误差。

用厚薄规测量联轴器两个端面不同外的间隙最大误差即为轴向误差。

合像水平仪标准名称： 光学合像水平仪

光学合像水平仪标准编号：JB/T 3238-1999

光学合像水平仪用途：合像水平仪广泛用于测量平面和圆柱面对水平方向的倾斜度，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。光学合像水平仪的结构：合像水平仪主

要由微动螺杆、螺母、度盘、水准器、棱镜、放大镜、杠杆以及具有平面和V型工作面的底座等制药部件

组成。

光学合像水平仪技术数据：

1.刻度盘分划值：0.01mm/m

2.最大测量范围正负：0-10mm/m

3.示值误差：正负1mm/m范围内正负0.01mm/m

4.全部测量范围内正负0.02mm/m

5.工作面平面性偏差：0.003mm

6.水准器格值：

0.1mm/m

7.工作面尺寸：（mm）

165*48

8.仪器重量：2公斤

合像水平仪的工作原理：合象水平仪是利用棱镜将水准器中的气汽象符合放大，来提高读数的精确度，利

用杠杆、微动螺杆这一套传动机构来提高读数的灵敏度。所以被测量件倾斜0.01毫米/米时，就可精确的

在合象仪中读出。（在合象水平仪中水准器主要是起指零的作用。）

光学合像水平仪的使用方法：将合像水平仪安置在被检验的工作面上，由于被检验面的倾斜而引起两气泡

的不重合，则转动度盘，一直到两气泡重合为止，此时即可得出读数。被检件的实际倾斜度。

可通过一下进行技计算：

实际倾斜度=刻度值X支点距离X刻度盘读数

列如：刻度盘读数为5格，对此种合像水平仪而言，刻度值和支点距离为定值，

即刻度值为0.01mm/m支点距离为165mm

则：实际倾斜度=0.01/1000X165mmX5=0.00825mm