水準儀是建立水平視線測定地面兩點間高差的儀器。原理為根據(jù)水準測量原理測量地面點間高差。主要部件有望遠鏡、管水準器（或補償器）、垂直軸、基座、腳螺旋。按結構分為微傾水準儀、自動安平水準儀、激光水準儀和數(shù)字水準儀（又稱電子水準儀）。按精度分為精密水準儀和普通水準儀。

水準儀是在17~18世紀發(fā)明了望遠鏡和水準器后出現(xiàn)的。20世紀初，在制出內(nèi)調(diào)焦望遠鏡和符合水準器的基礎上生產(chǎn)出微傾水準儀。50年代初出現(xiàn)了自動安平水準儀，60年代研制出激光水準儀。90年代研制出了數(shù)字水準儀。歷史上，還有老式的活鏡水準儀等。

儀器原理/水準儀

微傾水準儀

借助于微傾螺旋獲得水平視線的一種常用水準儀。作業(yè)時先用圓水準器將儀器粗略整平，每次讀數(shù)前再借助微傾螺旋，使符合水準器在豎直面內(nèi)俯仰，直到符合水準氣泡精確居中，使視線水平。

微傾的精密水準儀同普通水準儀比較，前者管水準器的分劃值小、靈敏度高，望遠鏡的放大倍率大，明亮度強，儀器結構堅固，特別是望遠鏡與管水準器之間的聯(lián)接牢固,裝有光學測微器，并配有精密水準標尺，以提高讀數(shù)精度。

中國生產(chǎn)的微傾式精密水準儀，其望遠鏡放大倍率為40倍,管水準器分劃值為10″/2毫米，光學測微器最小讀數(shù)為0.05毫米，望遠鏡照準部分、管水準器和光學測微器都共同安裝在防熱罩內(nèi)。

自動安平

借助于自動安平補償器獲得水平視線的一種水準儀。它的特點主要是當望遠鏡視線有微量傾斜時，補償器在重力作用下對望遠鏡作相對移動,從而能自動而迅速地獲得視線水平時的標尺讀數(shù)。

補償?shù)幕驹硎牵寒斖h鏡視線水平時，與物鏡主點同高的水準標尺上物點P構成的像點Z應落在十字絲交點Z上。當望遠鏡對水平線傾斜一小角α后，十字絲交點Z向上移動，但像點Z仍在原處，這樣即產(chǎn)生一讀數(shù)差ZZ。當很小時可以認為ZZ 的間距為α×f′（f′為物鏡焦距），這時可在光路中K點裝一補償器，使光線產(chǎn)生屈折角β，在滿足α×f′=β×S（S為補償器至十字絲中心的距離，即KZ）的條件下，像Z就落在Z點上；或使十字絲自動對儀器作反方向擺動，十字絲交點Z落在Z點上。

如光路中不采用光線屈折而采用平移時，只要平移量等于Z0Z，則十字絲交點Z落在像點Z上，也同樣能達到Z和Z重合的目的。自動安平補償器按結構可分為活動物鏡、活動十字絲和懸掛棱鏡等多種。補償裝置都有一個“擺”，當望遠鏡視線略有傾斜時，補償元件將產(chǎn)生擺動，為使“擺”的擺動能盡快地得到穩(wěn)定，必須裝一空氣阻尼器或磁力阻尼器。這種儀器較微傾水準儀工效高、精度穩(wěn)定，尤其在多風和氣溫變化大的地區(qū)作業(yè)更為顯著。

自動安平水準儀的使用

自動安平水準儀的使用方法較微傾式水準儀簡便。安置儀器后，只需用腳螺旋使圓水準氣泡居中，完成儀器的錯略整平，即可用望遠鏡照準水準尺直接讀數(shù)。由于補償器有一定的補償范圍，所以使用自動安平水準儀時，要防止補償器貼靠周圍的部件，保證其處于自由懸掛狀態(tài)。有的儀器在目鏡旁有一按鈕，它可以直接觸動補償器。讀數(shù)前可輕按此按鈕，以檢查補償器是否處于正常工作狀態(tài)，也可以消除補償器輕微的貼靠現(xiàn)象。如果每次觸動按鈕后，水準尺讀數(shù)變動后又能恢復原有讀數(shù)，則表示工作正常。如果儀器上沒有這種檢查按鈕，則可用腳螺旋使儀器數(shù)軸在視線方向稍作傾斜，若讀數(shù)不變則表示補償器工作正常。由于要確保補償器處于工作范圍內(nèi)，使用自動安平水準儀時應特別注意圓水準器的氣泡居中。

激光水準儀

利用激光束代替人工讀數(shù)的一種水準儀。將激光器發(fā)出的激光束導入望遠鏡筒內(nèi)，使其沿視準軸方向射出水平激光束。

利用激光的單色性和相干性，可在望遠鏡物鏡前裝配一塊具有一定遮光圖案的玻璃片或金屬片，即波帶板，使之所生衍射干涉。經(jīng)過望遠鏡調(diào)焦，在波帶板的調(diào)焦范圍內(nèi)，獲得一明亮而精細的十字型或圓形的激光光斑，從而更精確地照準目標。如在前、后水準標尺上配備能自動跟蹤的光電接收靶，即可進行水準測量。在施工測量和大型構件裝配中，常用激光水準儀建立水平面或水平線。

電子水準儀

電子水準儀又稱數(shù)字水準儀，它是在自動安平水準儀的基礎上發(fā)展起來的。它采用條碼標尺，各廠家標尺編碼的條碼圖案不相同，不能互換使用。2013年前照準標尺和調(diào)焦仍需目視進行。人工完成照準和調(diào)焦之后，標尺條碼一方面被成象在望遠鏡分化板上，供目視觀測，另一方面通過望遠鏡的分光鏡，標尺條碼又被成象在光電傳感器（又稱探測器）上，即線陣CCD器件上，供電子讀數(shù)。

因此，如果使用傳統(tǒng)水準標尺，電子水準儀又可以象普通自動安平水準儀一樣使用。不過這時的測量精度低于電子測量的精度。特別是精密電子水準儀，由于沒有光學測微器，當成普通自動安平水準儀使用時，其精度更低。