专利名称：三维万用水平器及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种水平测量技术领域，特别涉及一种三维万用水平器及其使用方法。
背景技术：
目前测量水平的仪器大多数过于复杂，效果单一，价格昂贵。如激光水平仪。这种激光水平仪通常要买几千美元，只有那些大的建筑商才买得起，对于小建筑工程，不可能花大成本来购买这样的水平仪，而普遍使用的是水平管。但水平管测量误差大，且不易被察觉，常常给工作造成极大的失误。有的水平仪只能够测量小型物体，对于大型的物体或物体之间、物体之间存在的阻碍物的水平面测量，则要借助第三点，操作费时，效率低。为了解决上述问题，本人的中国专利20050035844.6“多管万用水平器”在液箱上设有至少一个管接头，管接头上设有一条Y形管，Y形管的主管与管接头导通，Y形管的两根支管上端设有水平板，水平板两端分别与两根支管连接，其水平板与液箱液面平行；在液箱上设有提把并设有指示液面的刻度。在一定程度上实现了水平器的结构简单化，但是功能较少，用法单一，如难于用于检测天花板或墙壁的水平，另外误差也没有得到更好地解决。又如现有的气泡水平器，其结构虽然简单，但是在助贴大块地板砖的时候，测量精度不准确，且只能测量其水平度，不能测量其高度。
由于水平度难以确定的原因，贴地板砖只能无必要地增厚混凝土层，或因屋顶未达水平造成漏水。这使建筑业材料有大量浪费。因此建筑业需要简易实用的即可测定水平差异又可测定相对高度的水平测量器具。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种误差小，结构简单，易于操作，测量速度快，造价低廉的三维万用水平器。本发明的另一目的是提供该三维万用水平仪的使用方法。
本发明设计的三维万用水平器，包括储液容器，水平测量器，水平测量器上固定水平测量管，储液容器的上端与大气相通，储液容器底部设有不少于一个的管接头，水平测量管经连接管与储液容器的管接头连通；所述水平测量器包括基板和水平测量管，其中基板有至少有1个平整基面，至少一根水平测量管固定于基板，并垂直于一基面，在水平测量管上或在固定水平测量管的基面上有沿水平测量管的长度方向的标尺；水平测量管一端经连接管与储液容器的管接头连通，另一端与大气连通；储液容器中液面的水平高度处于水平测量管标尺上下端的水平高度范围内；水平测量管处于竖直状态、与之垂直的基面置于某水平面时，水平测量管中的液面显示该水平面的相对的水平高度。
储液容器上设置有提把，方便储液容器的携带和移动。
所述水平测量器有2～6个两两相互垂直的平整基面，有垂直同一基面的、相互有距离的1～4根水平测量管，各水平测量管的标尺均以其垂直的基面为基准。
所述的储液容器安装于支架上；支架包括2～4m的支杆、可沿支杆上下移动定位的固定架及底座，垂直的支杆底端固定于底座，固定架连接储液容器和支杆，固定架上储液容器的液面保持水平。储液容器沿支杆上下移动是为了方便测量不同高度的，特别是较高的平面。
所述水平测量管的一端弯折形成“L”形管，便于和连接管连接。
所述的基板上设有笔夹。可将笔夹于笔夹上，使用水平测量器测量时方便随时作标记。
所述支架的支杆上设有长度标尺，0刻度位于支杆中间；标尺为0刻度以上依次递减、在0刻度以下向下依次递增，或者为0刻度以上依次递增、0刻度以下向下依次递减，或者设有0刻度以上依次递减、在0刻度以下向下依次递增，及0刻度以上依次递增、0刻度以下向下依次递减的两个标尺。
所述的连接管的外管壁上设有长度标尺。连接管可当软尺使用。
本三维万用水平器的另一种设计方案为，包括固定有水平测量管的水平测量器，所述水平测量器包括基板和水平测量管，其中基板至少有1个平整基面，至少2根水平测量管固定于基板并垂直于同一基面，水平测量管靠近其所垂直的基面的底端相互连通，另一端与大气相通，管内有液体；在水平测量管上或在固定水平测量管的基面上有沿水平测量管的长度方向的标尺，各水平测量管管内液面处于其标尺范围内。当所述水平测量器有2根水平测量管，二管底端相互连通，即形成“”形。
本发明设计的三维万用水平器的使用方法为
本三维万用水平器测量时，其水平测量器与水平测量管垂直的基面置于被测量的平面，且连接管内无气泡，调节储液容器高度，使水平测量管内液面处于其长度方向的标尺内，水平测量管液面的标尺刻度即被测平面上与该水平测量管对应点的相对水平高度。当三维万用水平器只有单根水平测量管时，测出一点相对水平高度后以该点为基点，保持储液容器状态不变，移动水平测量器到被测平面的另一点，若后一点的相对水平高度与基点相同，即两点处于同一水平。当水平测量器有2～4根水平测量管时，即可同时测得被测面上多点的水平高度，并可比较各点是否处于水平。
本三维万用水平器可用于在被测面上或下进行测定，当其水平测量管垂直的基面置于被测面上时，连接管与水平测量管靠近该基面的一端连接。此时可用于测量较低平面，如地面的水平，贴地砖时也可测定大块地砖的水平度。当水平测量器倒置、其水平测量管垂直的基面向上贴靠于被测面下时，连接管与水平测量管远离该基面的一端连接。此时可用于测量天花板的水平度。
至少有2根水平测量管、且至少有两个相互垂直的基面的水平测量器可用于测量立面的垂直度。将水平测量管与之平行的、且至少有2根水平测量管与之距离不同的基面贴靠于待测立面，各水平测量管中的液面显示该立面的相对的垂直度。
本发明三维万用水平器及其使用方法优点为1、本三维万用水平器可测量天花板、地面的水平度又可以测量墙体的垂直度和某一点的相对高度，且还能同时测量被测物的水平度和高度。
2、本三维万用水平器有助贴瓷砖和测量天花板水平度功能，还可用于土木工程布桩，可助测墙体标准平度。
3、本三维万用水平器连接管的管壁上设置了刻度，可代替水平测量管使用。连接管与储液容器连接后，可用来定位水平线，也可作连通器使用，还可用于实现水位计，大气压强，托里拆利实验，虹吸现象等各种教学演示。
4、本三维万用水平器单人操作即可，测量迅速，测量一个点相对水平高度的时间小于5秒。
5、本三维万用水平器用数字科学、快捷、准确的技术测量水平状态，且简单易操作，测量精度高，可直接读得所测高度，测量误差极小，小于1毫米。
6、本三维万用水平器实用性强，结构简单，携带方便，生产成本低廉，适合于批量生产推广应用。
图1为本发明三维万用水平器实施例1示意图；图2为本发明三维万用水平器实施例2示意图；图3为本发明三维万用水平器实施例3示意图；图4为本发明三维万用水平器实施例4示意图；附图标记储液容器1，提把2，管接头3，连接管4，笔夹5，Y形接头6，水平测量管7，套孔8，支架9，支杆10，底座11，固定架12，基板13。
具体实施例方式实施例1图1所示为本发明三维万用水平器实施例1，储液容器1为圆柱形，储液容器1设有一个套孔8，储液容器1上端与大气连通，下部设有4个管接头3，储液容器1侧面设有高度标尺刻度，0刻度位于标尺中部。储液容器1安装于支架9上。支架9包括支杆10、固定架12及底座11，支杆10高2米，支杆10底端垂直固定于底座11，支杆10上设有以底座11底面为其准的高度标尺刻度，0刻度位于标尺中部。可沿支杆上下移动定位的固定架12连接储液容器1和支杆10。水平测量器的基板13为尺形，有两个相互垂直的基面，其中一个基面上固定有垂直于另一基面的一根水平测量管7，水平测量管7底端弯折呈“L”形，一端与大气相通。水平测量管7上有长度标尺，单位为m，cm或mm，0刻度位于标尺中部。连接管4管壁上设有长度标尺，单位为m，cm或mm。连接管4的一端与储液容器1上的管接头3连接，另一端与水平测量管7一端连通。基板13上设有笔夹5。本例的三维万用水平器结构简单，携带方便，成本低。
本例的三维万用水平器的使用方法如下1、测量某一平面相对高度水平测量管7的底端与连接管4连接，与水平测量管7垂直的基面置于被测量的平面，且连接管4内无气泡，调节支杆10上的固定架12、调节储液容器1高度、使水平测量管7内液面处于其标尺内，最好水平测量器的液面在标尺0刻度上。水平测量管7液面的标尺刻度即被测平面上与该水平测量管7对应点的相对水平高度。根据储液容器1内的液面读数、储液容器1所处支杆10标尺的读数及水平测量管7内液面读数，可得到被测点与支架底座11底面的相对高度。
2、测定平面的水平度如上测定平面上某一点相对水平高度后，以此点为测量基点，保持储液容器1状态不变，移动水平测量器到被测平面的另一点，若在后一点水平测量管7的液面读数与基点的相同，该点的相对水平高度与前者相同；且可直接从液面读数之差得到两点水平高度之差。当水平测量器在基点时水平测量管7液面处于零刻度，其移动到其它点的水平测量管7液面读数即为与基点的高度差，使用更为简便。水平测量器在被测平面各点移动，其液面读数与基点液面读数比较即可测得该平面各点与基点的相对高度，得到该平面水平度。
3、测定天花板的水平度水平测量器倒置，水平测量管7的顶端(即远离与水平测量管7垂直的基面的一端)与连接管4连接，与水平测量管7垂直的基面向上贴靠天花板，且连接管4内无气泡，调节储液容器1高度、使水平测量管7内液面处于其标尺内，最好水平测量器的液面在标尺0刻度上。水平测量管7液面的标尺刻度即天花板上与该水平测量管7对应点的相对水平高度。同样可得到被测点的相对高度。水平测量器在天花板上移动，即可测得天花板的水平度。
实施例2图2所示为本发明三维万用水平器实施例2，储液容器1为方柱形，其上端与大气连通，并设有提把2。储液容器1侧面上设有水平高度标尺刻度，0刻度位于标尺中部。储液容器1的底部设有4个管接头3。水平测量器的基板13为长方体，有3个两两相互垂直的基面，其中一个基面的两端固定有2根垂直于另一基面的水平测量管7，固定水平测量管7的基面上有沿二水平测量管7长度方向的标尺，二标尺均以水平测量管垂直的基面为基准。二水平测量管7一端与大气连通，另一端分别接二连接管4，二连接管4接Y形接头6，Y形接头6另一端口再经连接管4与储液容器1的管接头3连通。
本例三维水平器的使用方法如下1、测量平面的水平度与例1相类似，本例二水平测量管7底端与连接管7连接，其垂直的基面置于被测面上；或者水平测量器倒置，二水平测量管7顶端与连接管7连接，其垂直的基面向上贴靠于天花板，读取两个水平测量管7内液面刻度读数。如两个水平测量管7液面的刻度读数一致，则该被测面沿本水平测量器的部分处于同一水平。水平测量器在被测平面移动，即可测得该平面各点的水平度。
2、测定立面垂直度本例水平测量器的水平测量管7与之平行的、且与2根水平测量管7连线垂直的基面贴靠于待测立面，如图2所示A面贴靠于待测立面，和立面距离不同的前后二水平测量管7中的液面的刻度读数一致，则该立面垂直。根据储液容器1内的液面读数及水平测量管7内液面读数，可得到与水平测量管7垂直的基面与储液容器1底面的相对高度。
实施例3图3所示为本发明三维万用水平器实施例3，储液容器1与例2结构相同。水平测量器与例2相似，基板13为矩形板，4根水平测量管7固定于基板3矩形基面的四角，各水平测量管7顶端与大气连通、底端经连接管4与储液容器1的管接头3连通，各水平测量管的标尺均以其垂直的基面为基准。水平测量管7内液面处于各水平测量管7的标尺范围内。
本例三维万用水平器的使用方法也与例2相似，其可同时测定矩形四角的相对高度，适用于测量地面的水平，也可测定大块地砖的水平度，施工时，用本例的水平器先确定一块地砖的水平，以其为基准，再判定其它地砖水平度，以此法助贴地砖大大提高工作效率。
实施例4如图4所示为本发明三维万用水平器实施例4，水平测量器基板13为尺形，有三个相互垂直的基面，其中一个基面上两端固定有2根垂直于另一基面的水平测量管7，固定水平测量管7的基面上有沿水平测量管7长度方向的长度标尺，二标尺均以二水平测量管垂直的基面为基准。二水平测量管7一端与大气连通，另一端相互连通，为“”形。水平测量管7内有液体，液面位于水平测量管7的标尺刻度内，最好位于0刻度。
水平测量器基板13也可为矩形基板，矩形基面的四角固定4根垂直于该基面的水平测量管7，或者水平测量器基板13为三角形基板，三角形基面的三角固定3根垂直于该基面的水平测量管7；各水平测量管的标尺均以其垂直的基面为基准，各水平测量管7底端连通，其内充液体。
本例三维万用水平器的使用方法如下因无需连接储液容器，水平测量器移动方便。其使用方法与前三例相似。当水平测量管7垂直的基面置于待测平面时，视水平测量管7液面高度判断平面是否水平。
权利要求
1.三维万用水平器，包括储液容器(1)和水平测量器，水平测量器上固定水平测量管(7)，储液容器(1)的上端与大气相通，储液容器(1)底部设有不少于一个的管接头(4)，水平测量管(7)经连接管(4)与储液容器(1)的管接头(3)连通，另一端与大气连通；其特征在于所述水平测量器包括基板(13)和水平测量管(7)，其中基板(13)至少有1个平整基面，至少有一根水平测量管(7)固定于基板并垂直于一基面，在水平测量管(7)上或在固定水平测量管(7)的基面上有沿水平测量管(7)长度方向的标尺。
2.根据权利要求1所述的三维万用水平器，其特征在于所述水平测量器有2～6个两两相互垂直的平整基面，有垂直同一基面的、相互有距离的1～4根水平测量管(7)，各水平测量管(7)的标尺均以其垂直的基面为基准。
3.根据权利要求1或2所述的三维万用水平器，其特征在于所述的储液容器(1)安装于支架(9)上；支架(9)包括2～4m的支杆(10)、可沿支杆(10)上下移动定位的固定架(12)及底座(11)，垂直的支杆(10)底端固定于底座(11)，固定架(12)连接储液容器(1)和支杆(10)。
4.根据权利要求2所述的三维万用水平器，其特征在于所述水平测量管(7)的一端弯折，形成“L”形。
5.根据权利要求1或2所述的三维万用水平器，其特征在于连接管(4)的外管壁上设有长度标尺，和/或储液容器(1)的侧面设有长度标尺，和/或所述支架(9)的支杆(10)上设有长度标尺。
6.一种三维万用水平器，包括固定有水平测量管(7)的水平测量器，其特征在于所述水平测量器包括基板(13)和水平测量管(7)，其中基板(13)至少有1个平整基面，至少2根水平测量管(7)固定于基板并垂直于同一基面，水平测量管(7)靠近其所垂直的基面的底端相互连通，另一端与大气相通，管内有液体，在水平测量管(7)上或在固定水平测量管(7)的基面上有沿水平测量管(7)的长度方向的标尺，各水平测量管(7)的标尺均以其垂直的基面为基准，各水平测量管(7)管内液面处于其标尺范围内。
7.根据权利要求1所述的三维万用水平器的使用方法，其特征在于所述水平测量器与水平测量管(7)垂直的基面置于被测量的平面，且连接管(4)内无气泡，调节储液容器(1)高度，使水平测量管(7)内液面处于其标尺内，水平测量管(7)液面的标尺读数即被测平面上与该水平测量管(7)对应点的相对水平高度。
8.根据权利要求1所述的三维万用水平器的使用方法，其特征在于单管的水平测量器测定平面上某一点相对水平高度后，以此点为测量基点，保持储液容器(1)状态不变，移动水平测量器到被测平面的另一点，若在后一点水平测量管(7)的液面读数与基点的相同，该点的相对水平高度与基点相同；液面读数之差即两点水平高度之差。
9.根据权利要求7或8所述的三维万用水平器的使用方法，其特征在于当所述水平测量管(7)垂直的基面置于被测面上时，连接管(4)与水平测量管(7)靠近该基面的一端连接；当所述水平测量管(7)垂直的基面向上贴靠于被测面下时，连接管(4)与水平测量管(7)远离该基面的一端连接。
10.一种三维万用水平器的使用方法，其特征在于所述三维万用水平器包括储液容器(1)，水平测量器，水平测量器上固定水平测量管(7)，储液容器(1)的上端与大气相通，储液容器(1)底部设有不少于一个的管接头(4)，水平测量管(7)经连接管(4)与储液容器(1)的管接头(3)连通，另一端与大气连通；所述水平测量器包括基板(13)和水平测量管(7)，其中基板(13)至少有2个相互垂直的平整基面，至少2根水平测量管(7)固定于基板并垂直于同一基面；或者，所述三维万用水平器包括固定有水平测量管(7)的水平测量器，所述水平测量器包括基板(13)和水平测量管(7)，其中基板(13)至少有1个平整基面，至少2根水平测量管(7)固定于基板并垂直于同一基面，水平测量管(7)靠近其所垂直的基面的底端相互连通，另一端与大气相通，管内有液体；在水平测量管(7)上或在固定水平测量管(7)的基面上有沿水平测量管(7)的长度方向的标尺，各水平测量管(7)的标尺均以其垂直的基面为基准；所述水平测量管(7)与之平行的、且至少有2根水平测量管(7)与之距离不同的基面贴靠于待测立面，各水平测量管(7)中的液面高度显示该立面的相对的垂直度。
全文摘要
三维万用水平器及其使用方法，水平器包括储液容器，水平测量器，水平测量器上固定1至4根与基面垂直的水平测量管，储液容器的上端与大气相通、底部有不少于一个管接头，水平测量管经连接管与储液容器的管接头连通，另一端与大气连通。其使用方法为单管水平测量器基面置于待测面一点作为基点，其液面读数即其相对高度，保持储液容器不动，在待测面上移动水平测量器，比较各点管内液面与基点之差判断待测面的水平度。本三维万用水平器可测量天花板、地面的水平度又可以测量墙体的垂直度和某一点的相对高度，有助贴瓷砖，还可进行各种教学实验的演示；单人操作即可，测量快，精度高，结构简单，携带方便，生产成本低廉，可批量生产。
文档编号G01C9/18GK101038160SQ20071004894
公开日2007年9月19日 申请日期2007年4月19日 优先权日2007年4月19日
发明者胡昌烜 申请人:胡昌烜