激光自动安平垂准仪.docx

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激光自动安平垂准仪

编号：

T/版本：

日期：

JZC-G激光自动安平垂准仪

（天顶仪）

用于建筑物和水坝坝体的变形观测

集光、机、电于一身的高精度垂直度测量系统

大连经济技术开发区拉特激光技术开发有限公司

地址：

大连经济技术开发区龙泉街9号

电话：

04

传真

1.JZC-G的配置与性能参数

JZC-G激光自动安平垂准仪（天顶仪）是光、机、电集于一身的高精度激光仪器（见图1）。

它是由激光器、光学准直系统、自动补偿系统、转向器、供电电源和电路系统以及调整手轮、圆水泡、外壳等机械部分所组成。

它与两维测微数显光靶组成了一个完整的垂直度测量系统。

主机

主机的配置特点

1.2.1激光器

JZC-G型仪器采用的激光器是半导体激光器，波长为658nm，输出光功率<1mw，属于2类激光器，这类激光器可由眼睛对光的回避反应（包括眨眼）提供保护，完全符合中国国家标准《激光产品的辐射安全设备分类、要求和用户使用指南》GB7247—1995的要求。

该产品是属于安全的激光仪器，用户无需担心激光辐射的危害。

1.2.2电源

JZC-G仪器采用直流3V电源（见图2），只需2节普通的5号电池即可连续工作15小时以上。

图2电池装入示意图

1.2.3主机可做360°旋转

JZC-G仪器主机的主体与连接底座之间可以作360°转动，主体外壳上标有0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°的刻度（见图3），连接底座上有一个白色的“Δ”标记点作为指针，指向对应的刻度值。

在实际应用过程中由于仪器精度产生的测量误差可通过转动180°进行对径测量来消除，并可在专用台架上进行仪器一测回垂准标准偏差的测定，这样可以非常方便地对仪器的精度进行自检。

图3主机方位角标注图

1.2.4可供选择的配置及精度等级

JZC-G型激光自动安平垂准仪，设置了不同的精度等级和配置，用户可根据需要进行选择，本公司还可根据用户的特殊要求进行设计。

1.2.5激光对点器

JZC-G型仪器的底部还设有自上而下的激光对点器，在仪器的顶部有对点器的开关，该对点器与仪器旋转轴同轴。

仪器在定位时，用激光对点器对准建筑物设在地面（或楼层地板）上的测量基准点。

激光对点器的射程为～1.5米，精度为1mm.

两维测微光靶

两维测微光靶是由一套二维的游标数显尺和对中分划板组成（见图4）：

数显单元的X方向和Y方向主尺在60mm×70mm范围内互为90°、±6ˊ，数显精度0.01mm；分划板与光斑的对正误差为读数误差，一般人眼的判读误差在上述情况下约0.1mm。

图4二维数显光靶示意图

JZC-G的性能参数

1）光源

技术参数

单位

JZC-G101

JZC-G102

一测回垂准测量标准偏差

-

1/100000

1/200000

自动补偿误差

-

″（t-20）/1′

圆水泡角度值

′

8

测量范围

m

0~100

激光波长

nm

658

仪器输出激光功率

mW

<1

中心光斑直径

mm

100m处≤Φ850m处≤Φ3

自动安平阻尼时间

s

<15

环境温度

℃

5～40

环境湿度

-

<90%RH

激光对点器的光轴相对于竖轴的同轴度

mm

1

对点器激光输出功率

mW

<1

激光对点器电源

-

DC3V

工作电流

mA

≤90

重量

kg

尺寸

mm

φ136×270

式中t为环境温度

2）FJ17天顶仪光靶

技术参数

单位

指标

测量范围

mm

±30

数显标尺的精度

mm

数显器电源

-

DC，AG12

重量（光靶）

Kg

尺寸

mm

147×160×28

2.JZC-G的主要技术特点

全新的自动补偿技术

高精度的激光垂准仪最核心的问题是解决自动安平补偿器的精度和可靠性。

国内外传统的激光垂准仪普遍采用的是重力悬吊补偿或电子补偿，由于有摩擦的存在，都很难达到完全补偿，当仪器垂准精度为20〞～10〞时，一测回垂准测量标准偏差在1/10000～1/50000。

JZC-G采用了自主知识产权的全新液体光楔自动补偿技术（专利号：

ZL952），使产品一测回垂准测量标准偏差达到1/100000,最小达到1/200000,此精度在国内外同类产品中处于国际领先地位。

采用了特殊的光学系统

JZC采用了特殊的光学系统---空间位相调制器（专利号:

ZL972，激光的光斑为一组明暗相间，反差很大清晰的环珊（如图5）。

它既消除了传统光学测量仪器中不同光程测量时的调焦运行差，同时又大大提高了判读精度，从而保证了垂直度检测系统的精度。

与其它仪器和方法的比较

市场上虽然有多种带有补偿器的激光垂准仪，但其采用的补偿原理，基本上以机械或电子补偿为主。

仪器的补偿精度往往受制于摩擦力，而摩擦力的大小和方位角都是随机的而且无法消除，因此这个随机误差的客观存在就限制了一测回垂准测量标准偏差的降低。

相对于传统的光学仪器或经纬仪，该仪器操作方便，易保养，使用寿命在15年以上。

3.仪器的正确使用

使用前需注意的问题

3.1.1使用前请详细阅读本说明书。

3.1.2本仪器是自下而上的垂准仪，又称天顶仪，即发射一条指向天顶的激光束。

因此使用时应把仪器置于被测目标的下方。

仪器装卡前如已卧放，需慢慢地竖起，使补偿器中的液体慢慢摊平；如激光光斑不完整，可将仪器旋转90°，再缓慢地竖起，耐心等待光斑成环状。

3.1.3首先将三角架支在建筑物地面基准点的上方，然后将仪器安放在三角架上，打开对点器的开关，并使仪器处于初置平状态（即圆水泡中的气泡居中），慢慢移动仪器使对点器产生的激光束对准地面上的基准点。

然后拧紧手轮，将仪器牢牢地紧固在三角架上。

并观察圆水泡中的气泡是否居中，如不居中，再次调整手轮，使仪器置平。

测量环境的选择

进行建筑物垂准测量时，其测量环境的选择很重要。

为了避免由于日照产生建筑物的形变，一般选择午夜至凌晨的这一段时间进行垂准测量，同时应选择3～4级以下风速的条件下进行。

在进行建筑物的变形观测时，应尽可能选择相同或相似的测量环境，以便分析和比较，并且必须转动主机进行对径测量，以提高垂直度的精度基准。

仪器的对径测量

仪器的垂直度精度会随着环境温度的变化而出现少量改变，激光束也会随着时间的流逝和机械零件应力的释放而产生漂移，它们造成的误差都是有规律的误差。

当进行高精度测量时必须利用本仪器进行对径测量（如0°和180°），即在0°时测为X0,Y0;在180°时测为X1,Y1，求出两次测量的平均值，

;

.这样可以把时效产生的漂移和环境温度的影响产生的误差消除掉。

大楼建设过程中逐层测量和测点的选取

在进行逐层测量时，激光束是基准线，两维测微光靶应固定在变形观测的测点上。

将主机放置在一个固定的观测点上（一般为一楼地基的某一固定点），做好标识；调整水泡使其处于中心位置，打开主机开关和对点器开关，使对点器的光斑与一楼地基的固定点重合。

打开两维测微光靶的读数开关，将激光束的中心光斑对中两维测微光靶，调整光靶上的游标尺，使光斑中心对准X、Y钢丝绳的中心，然后再对准分划板的中心，第一点清零，设参照点，以后各点即是相对于第一点的偏差值，

每点测得的Xi、Yi值就是i点X、Y的坐标值，即该层基准点的空间位置值。

当需要进行精密测量时，可转动主机进行对径测量，以提高垂直度测量精度。

施工时再根据此测值进行平面放线工作；验收时根据此测值就可以判断建筑物的垂直度和质量状况是否符合要求。

测点的选取：

整个建筑物每层的基准点应不少于两点，建筑物平面形状复杂时，应根据其形状选取多点。

建筑物使用中的变形观测

JZC-G型仪器由于一测回垂准测量标准偏差很小，即其数据重复性好，因此可以用于建筑物的长期变形观测中。

重要的建筑物如水库的大坝、大型火车站、超高的楼层和重要的建筑物都应进行长期的变形观测，特别是在不均匀沉降严重的地区甚至都应在施工进行中做变形观测，以便尽早发现缺陷、采取措施使问题及早解决。

3.5.1水坝坝体的变形观测

沿水坝坝体布置多台JZC-G型仪器，沿其高层设多个监测点。

由于水库水位的变化、季节温度的变化、坝体基础的不均匀沉降和水泥的收缩变形等等因素，水坝的坝体都会出现一定的变形。

由于JZC-G型仪器提供的是一条精度极高的指向天顶的基准线，观察和记录各监测点与基准线之间相对位置的变化就可以对坝体的变形进行分析，以便确定坝体的变形是否在设计的允许范围内。

3.5.2大楼不均匀沉降的观测

在大楼建成以后，施工中的许多基准点和各楼层的监测点会随之拆除。

因此对大楼不均匀沉降的观测最佳位置是在电梯井道的某一拐角处，设置观察点，进行定期监测。

也可以利用对电梯的导轨垂直度的变化进行定期监测。

我国大量的建筑群都建在大江大河的中、下游冲积平原上。

这些高层建筑物，应重视不均匀沉降的监测工作，以便及时采取措施，保证安全并延长建筑物的使用寿命。

仪器的自检和自校

仪器的自检和自校，是针对仪器的垂直度精度而言，即单束激光束与理论垂线夹角的自检和自校。

3.6.1自检

用对径测量进行自检，假定测距为L（mm），当仪器方位角为0°时，在两维测微数显光靶上的分划板与激光束环珊对准时，X和Y两坐标上的读数为X1（mm），Y1（mm）（也可以同时清零）；转动仪器方位角180°，再次调整分划板，使其与激光束环珊对准，X和Y两坐标上的读数为X2（mm）和Y2（mm）。

首先计算均值为

；

单束激光束的垂直度精度按下式计算：

（″）

式中：

X1和Y1为对径测量时的某一次测值（mm）

和

为对径测量时两次测值的均值（mm）

L为测量时的光程（mm）

为单束激光束的垂直度精度（″）

3.6.2自校

本仪器可以自校。

将实验台、反射镜Ⅰ、反射镜Ⅱ、两维测微光靶、磁力表座按图6固定在实验台上（如图6），通过双光楔的调整可将单束激光束的垂直度精度调至2″以内。

其方法如下：

1）实验台2）被校仪器3）反射镜Ⅰ

4）磁力表座5）反射镜Ⅱ6）两维测微光靶

图6JZC-G自校示意图

拧下仪器出光口的罩子，露出出光口处的双光楔，打开仪器开关，调整反射镜Ⅰ和Ⅱ，使激光束反射到两维测微光靶上。

首先按6.6.1的方法进行自检，求出其垂直度精度值。

然后将两维测微光靶上的分划板置于坐标

和

的位置。

拧松锁定双光楔的紧定螺钉，转动双光楔，使激光束的环珊尽可能地与分划板同心。

锁定双光楔，再按的方法，再次自检，一直到精度能满足测量要求。

4.仪器的维护和保养

请勿使用网电

仪器短期使用时请用两节5号电池供电，电池更换时，下面一节可用吸棒取出，仪器一旦使用完毕请将电池取出，以免腐蚀损坏仪器。

长期使用时请用电压为3V的蓄电池供电。

我们已经向用户提供了备用插头，接线时请认准导线红色为“+”极，切勿接反。

反接将对激光器造成损坏。

请勿使用网电，即勿使用通过变压和整流输出的直流电供电，因为建筑工地上的网电受到电焊机和大型施工电动机的影响，会出现大的浪涌，经变压和整流后的直流电也会存在浪涌，它们将会严重缩短激光器的使用寿命。

出口窗的清洁

由于本仪器出口窗朝上，又因为建筑工地的粉尘很大，所以当仪器长时间使用后，出口窗上的玻璃会积尘，影响激光光斑质量。

出口窗积尘较少时，请用西林球吹洗数次即可；当积尘较多时，先用毛刷刷洗，再用西林球吹洗。

切忌用手或非镜头专用布擦拭，因为手上有油和汗渍，一旦镜片上有了油渍，可用擦镜纸放在镜上，滴上两滴酒精拖擦。

如出现镜片擦损可寄回本公司更换。

仪器的保管

仪器不使用时，务必置于仪器的包装箱中。

放置于无腐蚀性介质的干燥的室内，在北方地区，室内应有采暖。

仪器放置应呈竖立状态，按包装箱把手朝上的方向放置，即应使箱中的仪器呈工作状态，切勿倒置或卧置，以免缩短工作寿命。

激光等级

２类激光产品：

不要直视直视激光束，在不必要的情况下不要瞄准他人，眼睛会本能地通过转视或眨眼等行为来保护眼睛。

预防措施：

尽可能防止激光辐射的意外镜面反射。

反射镜、透镜及分束器尽可能安装牢固，且当激光发射时仅能受控移动。

5.JZC的购买

JZC-G的质量保证

多年来我公司已形成了一支由研究开发、设计、制造、质量保证、销售及售后服务等组成的精干队伍。

我公司是国家计量器具生产合格企业，并已通过ISO9001认证。

JZC系列产品的设计制造过程，严格按照国家及国际相关的标准与规范进行组织，与传统的同类仪器比较，具有抗震动，抗冲击，使用寿命长等优点，并且接受国家光学机械质量监督检验中心，辽宁省计量产品样机检验中心站，大连市产品质量监督检验所定期检验。

JZC-G的使用寿命

仪器的使用寿命由多种因素决定，但主要是由仪器的激光器件的寿命所决定，为此我们在器件的设计选择上做了精心筛选，激光器选择最优秀的产品，工作小时一般都在5000小时以上，所以用户可以放心使用。

JZC-G的售后服务

我公司在北京、上海等地区设有办事处，配有技术工程师，用户在使用过程中如有问题，可与我公司的分公司联系，我们会提供满意的答复，用户也可以直接到我公司总部进行培训。

JZC-G系列产品的销售价格

详见近期价格单

订货方式、签订合同及履行

5.5.1JZC-G的订货方式：

a）与我公司上海、北京分公司的销售人员订货。

b）与我公司授权委托销售的代理商订货。

5.5.2合同的签订：

在双方平等自愿的基础上，依据《中华人民共和国合同法》签订。

5.5.3付款方式：

需方可电汇或用其它付款方式进行结算。

5.5.4发货及运输：

我公司凭电汇底单传真件发货，以航空快运或中铁快运发货，保证在五个工作日内将货送到需方。

6.JZC的维修与年检

在JZC的维保期内的维修

在JZC的维保期内，如仪器出现质量问题，由我公司负责免费修理，并承担维修后的运费，如使用不当造成的损坏，我公司负责修理，并收取零部件的工本费。

维保期后的维修

超过维保期仪器出现问题，将依据当年的维修价格单由我方负责修理。

JZC的年检和方法

6.3.1JZC是属于我国法定的计量器具，因此JZC的生产、销售、使用必须依据《中华人民共和国计量法》。

6.3.2JZC出厂由我公司出具计量器具检验合格证书，并根据用户要求，可以送辽宁省技术监督局计量研究院进行检定并配有检定证书。

6.3.3依据国家垂准仪校准规范JJF1081—2002要求JZC的复校时间间隔为一年。

6.3.4JZC的年检，可在各地技术监督局所属计量器具监测站进行检定，如有困难，也可将仪器交由我公司负责办理年检事宜。