JPH0475446B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は重力により水平面にもたらされた表面
を基準にして、この水平面からの測定表面の偏倚
を検査する装置に関するものである。

経緯儀およびその他の測量機械は、これら機械
を正確に設定するための修正装置を含んでいる。
すなわち機械の回転可能な基台、例えば三脚およ
び方向基準器を先ずほぼ水平に設定してしかる後
に正確に水平に設定するための修正装置がある。
ところが、公知の修正装置は上下方向と前後左右
の水平面的拡がりの面方において実質的にかなり
の空間を占める。それで、前記基台の回転のうち
垂直軸線の近くまたは垂直軸線上に前記修正装置
を装着するのには不適当である。更に、これらは
望ましからぬヒステリシスを有していて不安定で
あるという問題がある。尚更には、これらは感度
が充分でないのである。

本発明の主たる目的は改良された電子水準器を
提供することであり、垂直な軸線のまわりに回転
する基台を有する経緯儀およびその他の測量器械
に組み込まれるのに適し、かくして、基台の垂直
の回転軸線が正確に鉛直に一致するように基台を
正確に水平位置にもたらすことが出来、また、水
平位置からずれた基台の鉛直角を正確に測定する
ことが出来るようになる。

電子水準器は例えば経緯義の回転可能な基台あ
るいは視準器の正確な水平設定を手動はもちろん
のこと、自動化をなしうる。自動化する場合、電
子水準器の出力がゼロになるまで、基台の姿勢を
制御するモーターを回転させればよい。手動の場
合、操作者が基台の姿勢を調節して、電子水準器
の出力がゼロになるようにする。

ところで、米国特許第2711590号は既に電子水
準器を開示している。この電子水準器は第１２図
に示す水準セルと第１３図に示す電気回路装置と
からなる。先ず第１２図を参照して従来の水準セ
ルを説明する。この図において４２は水準セルの
基板、４１は基板４２に装着された容器、２は容
器４１内に導入されている水銀、４０は油、４
５，４７は水銀２と各々コンデンサを構成する電
極、６２，６４は電極４５，４７を支持しかつ電
極４５，４７を容器４１の外部へ電気接続するた
めの導電性支柱、６３は水銀２を容器４１の外部
へ電気接続するための導電性支柱とその先端、４
３は容器４１の蓋である。

この水準セルの動作原理を第１３図を参照して
説明する。電極４５，４７は感知変圧器５６の一
次巻線の各端に各々接続されており、この一次巻
線のアースされた中央タツプと水銀２との間に交
流電圧５７が印加されている。従つて、この水準
セルが第１２図に示す如く電極４５，４７と水銀
２とが平行であり、それぞれの容量C₀が等しい
とき電流i₁とi₂は等しく方向が逆であるので、感
知変圧器５６の二次巻線の出力電圧E₀はゼロで
ある。しかし水準セルが水準位置から傾斜すると
前記バランスが崩れて、一方の電流i₁が他方の電
流i₂より大きくなつて感知変圧器５６の二次巻線
の出力電圧E₀は交流となつて現われる。この出
力電圧E₀は水準位置からの傾斜度が増大すると
次の式に従つて増大する。

E₀＝E_i〔JωM2r／r₀ ²−r²−ω²M（2C）〕 式中、E_iは交流電圧５７の正弦波入力電圧、ω
はその角周波数、Ｊは数理的インピーダンス演算
子、Ｍは変圧器５６の相互インダクタンス、r₀は
水準位置にあるときの水銀２と電極４５，４７と
の間の抵抗、ｒは水準位置にないときの前記抵抗
の変化、Ｃは水準位置にないときの水銀２と電極
４５，４７との間の容量の変化である。

そして、第１３図に示すように前記出力E₀を
増幅器５８により増幅し、周期的整流器５９によ
り整流して、直流計６０で表示している。

このように、米国特許第2711590号の電子水準
器では直流電圧を与えるために第二の変圧器６１
を含んだ非常に複雑な電気回路手段が、水準位置
からの測定平面の偏倚を指示するようになつてい
る。

本発明はかかる米国特許に開示された電気回路
手段とは非常に異なる電気回路手段を有した電子
水準器を提供し、本発明の電子水準器の特徴とす
るところは「水準位置からの測定平面の偏倚を検
出する装置であつて、 (a) 前記測定平面内にあつて、この測定平面を規
定する座標軸の線に沿つて静止的に設けられた
少なくとも一対の導電性電極部材、 (b) 重力により水準位置にもたらされて水平基準
面を形成する導電性の基準素子、 (c) 前記測定平面内にある導電性電極部材の各々
と前記基準素子とで形成されたコンデンサ、 (d) 前記導電性電極部材の各々と前記基準素子と
で形成された一対のコンデンサを含む回路に交
流電圧を供給する手段、および (e) 前記の一対のコンデンサを含む、水準位置か
らの偏倚を引き出すための電気回路手段を具備
する水準位置からの測定平面の偏倚を検出する
装置において、 (f) 前記導電性電極部材の各々と基準電圧との間
で交流電圧が印加され、かかる二つの導電性電
極部材に印加される前記交流電圧は位相が互い
に逆であり、 (g) 前記導電性電極部材の面積と印加される前記
交流電圧の振幅は、動作中に前記座標軸の線が
前記基準面と平行であるとき、前記の一対のコ
ンデンサの一方のものの容量とこのコンデンサ
の導電性電極部材に印加される電圧との積が、
前記の一対のコンデンサの他方のものの容量と
このコンデンサの導電性電極部材に印加される
電圧との積に等しく、前記座標軸の線が前記基
準面と平行でないと、前記の二つの積は異なり
前記基準面に関する前記軸線の偏倚の大きさに
応じて一方が大きく他方が小さくなるように
し、 (h) 前記電気回路手段は、基準素子の電位を少な
くとも約ゼロに維持すべくフイード・バツク・
コンデンサを含んで、基準素子２，３３に入力
端が接続された反転増幅器を備えている」こと
である。

すなわち、本発明によれば第３図および第４図
に示す如く、対の電極Ａ，Ｂの角々に位相が互い
に逆の交流電圧を印加し、フイード・バツク・コ
ンデンサＥを含んだ反転増幅器１４を介して基準
素子２から出力信号を取り出しているのである。

従つて、水準セルが水準位置にあるとき、電極
Ａおよび電極Ｂから基準素子２の表面への充電効
果が同じであるので、基準素子２の表面は或る直
流電圧を維持する。しかし、水準セルが水準位置
から傾斜すると電極Ａまたは電極Ｂのいずれか一
方による充電効果が他方より優勢となつて基準素
子２の表面に交流電位が現われ、反転増幅器１４
の反転入力に交流電圧を与える。もし、この反転
増幅器１４がフイード・バツク・コンテンサなし
で基準素子２に接続されているとすると、非常に
大きく変動するアースに対する迷走キヤパシタン
スに、この基準素子２は非常に敏感になり、前記
直流電圧はふらついていかなる値にもなるのもの
である。

しかるに、反転増幅器１４の出力側と基準素子
２との間にフイード・バツク・コンデンサＥが設
けられると、基準素子２はほぼゼロ・ボルトであ
る電位のまわりで変動するのである。

電極Ａおよび電極Ｂに印加する交流電圧が同じ
振幅U₁を有し、電極Ａ，Ｂを含む平面が傾斜し
て例えば電極Ａと基準素子２との間の容量がC₀
＋Δc、電極Ｂと基準素子２との間の容量がC₀−
Δcとなり、かつフイード・バツク・コンデンサ
の容量がC_fであるとすると、次の式が成り立つ。

U₁ ^*（C₀＋Δc）−U₁ ^*（C₀−Δc） ＝−U_put ^*C_f かくして、 U_put＝−2^*Δc／C_f これは前記米国特許第2711590号に開示された
ものとは非常に異なつていて簡潔であり発明的長
所を有する。

本発明の他の目的の特色は、図面を参照して行
う下記の詳細な記述から明かとなろう。

第１図および第２図は本発明の電子水準器の本
体である水準セルの機械的構造の第一の実施例を
示す。なお、この水準セルは第１２図に示すもの
と同じ基本構造をしているが詳細な点では種々異
なつている。電気絶縁性材料製の円形のコツプ１
は、コツプの底に平行に広がつている外方に突出
したヘリを有し、水銀の如き、導電性液体２を含
んでいる。コツプの外側には導電性塗装３がつい
ている。

電気絶縁製材料製の平らな剛性の板４がコツプ
１の上に置かれている。板４にはコツプと底とほ
ぼ同じ直径をもつ導電性模様５′がつけられてい
る。なるべくは模様５′は板４′の下側に置かれる
ようにする。板４の上側もまた導電性模様５″が
ついている。この模様５″は接地してもよい。

液体２と板４との間の空間は誘導性流体で満た
されるが、これは空気または不活性ガスでもよ
い。しかしながら、水準セルを備えた計器が振ら
れたり廻されたりすることの結果で起こる液体２
の表面上の波を良好に抑制するには、前記空間を
緩衝用液体で満たしてあることが望ましい。もし
も導電性液体が水銀であるなら、水銀に不活性
で、水銀球の形成が阻止されるような粘度を有す
るシリコン油を使つてもよい。

もしも導電性流体が空気または不活性ガスなら
ば、液体２の熱膨張は、水準セルの機械的安定性
に何等認めうる悪影響がない。コツプ１は軟らか
くても剛性の材料製でもよい。他方もしも導電性
流体が緩衝用液体であるなら、コツプ１を軟らか
いかまた弾性材料製にして、導電性液体の熱膨張
に適合しうるようにすることが好ましい。またコ
ツプを剛性材料製にし、コツプと連通している分
離した膨張室を設けることも可能である。

導電性材料のカバー６または非導電性材料から
なり導電性塗装を有するカバー６が板４の上に置
かれている。カバー６はコツプ１に類似の皿また
はコツプの形状で、ひつくり返しにしたものであ
る。

コツプ１と、板４と、カバー６とは、水準セル
の周りに均等に間をあけて置かれた三個のねじに
より一体になされる。この水準セルは経緯儀また
は測量機械（図示せず）の回転可能な基台あるい
は視準器（図示せず）の三つの耳７，８，９にし
つかりと止められる。なお、水準セルは小さいも
のであるので基台あるいは視準器の鉛直の回転軸
線上にまたはその近くに配置される。

第１図及び第２図に示されている実施態様で
は、コツプ１は円形であるけれども、他の形状で
あつてもよい。肝要なのは、水準位置からの偏差
が検出される方向に伸びた水平軸の周りでコツプ
が面対称であることである。図に描かれている総
ての実施例では、水準位置からの偏倚は二つの直
交方向に検査されるが、しかし本発明はそのよう
に制限されるものではなく、検出されるべき偏倚
が二つ以上の方向または二つの非直交方向にある
場合にも適用可能であることが理解さるべきであ
る。二つの直交方向の場合には、コツプ１は円
形、楕円形、矩形、八角形等の形をとりうる。

コツプ１の底の中心に、導電性の貫通ピン１０
が電気絶縁性ブツシング１１中に置かれている。
液体２とピン１０との間に良好な電気接触を確保
するために、コツプ１の底には導電性塗装１０′
が設けられ、これにピン１０が電気接続されてい
る。かくしてピン１０は液体２中へ深く突出しな
くてもよい。ピン１０はなるべくは塗装１０の中
心に正確に置かれる。

第１図および第２図の水準セルを有する本発明
の電子水準器の電気回路は第３図に示されてい
る。板４上の導電性模様５は五つの部分Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅに分割されており、その内、Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの四つの各々は板４の中心近くで交差する
二つの真直な辺と、板４の周辺で円形路に沿つて
伸びた辺とを有する形状（すなわち扇形）であ
る。四つの部分Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは均等に間をあけ
て置かれ、板４の中心で交差する二本の直交する
座標軸Ｘ及びＹの周りに対称に導電性模様を形成
するように配置されている。

導電性模様５の部分Ａ〜Ｅは、各々コンデンサ
の一方の電極部材として作用する。コンデンサの
他方の電極部材は導電性液体２である。なお、電
子水準器の満足すべき操作には電極部材ＡからＤ
までが調和していることを必要としない。満足す
べき条件は、導電性液体２により形成される水平
面に軸Ｘ，Ｙが平行な時に、各軸に沿つた対のコ
ンデンサにおいて、各コンデンサの容量とそれに
印加した電圧との積が同じであるということと、
および軸Ｘ上の電極部材Ａ，Ｂおよび軸Ｙ上の電
極部材Ｃ，Ｄが互いに他の軸Ｙ，Ｘに関して対称
的であるということである。これにより軸のクロ
ス結合が避けられる。

第五の電極部材Ｅは十字架形で、電極部材Ａ〜
Ｅの真直な辺の間に対称的に置かれている。

コツプ１の導電性塗装３とカバー６とは接地さ
れている。

交流電源は一対の変圧器１２と１３とを含んで
いる。変圧器１２の一次巻線は交流電圧Ｖ（0°）
を供給されている。二次巻線の中央タツプは接地
され、二次巻線の端部は電極部材ＡおよびＢに接
続されている。変圧器１３の一次巻線には電圧
（0°）に対し90°の位相ずれを持つ交流電圧Ｖ（90°
）
が供給されている。この二次巻線の中央タツプも
また接地され、端部は電極部材ＣおよびＤに接続
されている。

ピン１０は導電性液体２を反転増幅器１４の反
転入力に接続している。反転増幅器１４の非反転
入力は接地されている。

増幅器１４はフイードバツク・コンデンサを持
つているが、これは分離しているコンデンサでも
よい。好ましい代替は、増幅器１４の出力を電極
部材Ｅに接続することである。何故ならば、そう
すると、温度補償が後程詳しく説明する如くに達
成されるからである。

増幅器１４の出力は第一位相検出器１５へ接続
されている。この第一位相検出器１５は0°の交流
電圧Ｖの位相間隔の間の出力信号を検出する。こ
の位相の間に、電圧が液体２と電極部材Ａ，Ｂと
の間に形成されるコンデンサに印加され、かくし
て前記出力信号は同じように変化する。この変動
の中間において、液体２と電極部材Ｃ，Ｄとで形
成されるコンデンサに印加される電圧はゼロを通
過する。増幅器１４の出力は第二位相検出器１７
にも接続されている。この第二位相検出器１７は
電極部材ＣおよびＤのコンデンサの容量に差があ
るとき水準位置からの偏倚を感知する。上述した
感知間隔を提供するために、第一位相検出器１５
には、変圧器１２へ供給される電圧Ｖ（0°）と同
じ位相を有する矩形電圧が供給され、また第二位
相検出器１７には変圧器１３に印加される電圧Ｖ
（90°）と同じ位相を有する矩形電圧が供給され
る。

半周期の間の位相検出器１５からの出力信号は
増幅器１６で増幅される。この増幅器１６からの
出力は電極部材ＡおよびＢの中心を通る線（Ｘ
軸）に沿う板４の水準位置からの各偏倚に応じた
大きさを有している。

半周期の間の第二位相検出器１７からの出力信
号は増幅器１８で増幅される。この増幅器１８か
らの出力信号は電極部材ＣおよびＤの中心を通る
線（Ｙ軸）に沿う板４の水準位置からの角偏倚に
応じた大きさを有する。

反転増幅器１４からの出力信号は、他の具合、
例えば予め定められた位相位置で感知されてもよ
い。

第４図は第３図の電気回路の一部を単純化した
線図を示す、第５図は第３図の電気回路のうち、
電極部材Ａ，ＢおよびＥと反転増幅器１４の部
分、すなわちＹ軸の周りの角偏倚の指示を与える
部分の等価回路図を示している。図から判る通
り、電極部材ＡおよびＢに、同じ振幅を有する
が、しかし180°の相対位相ずれを有する交流電圧
が印加されている。

水準セルが正確に水準化されると、電極部材Ａ
およびＢと液体２とにより形成されるコンデンサ
C_AおよびC_Bの容量は同じになる。水準セルがＹ
軸の周りに角度的に移動されると、電極部材Ａ，
ＢおよびＥを有する板４が液体２の表面との平行
性を失う。そうするとコンデンサC_AとC_Bの容量
は一方が大きく他方が小さくなり、交流電圧が液
体および接地ターミナル上に現われる。この電圧
は増幅器１４の位相反転入力端子に供給され、増
幅器の出力から、電極部材Ｅと液体２とに間に形
成されたコンデンサC_Eにより反転されてフイー
ドバツクされる。この配置によつて、液体２は少
なくともほぼ０ボルトである電位へと戻される。

注目すべきことは、電極部材の各対に対して、
印加電圧とコンデンサと容量との積は同じである
べきことである。このことは、もしも対の電極部
材の一方が他方の電極材に印加される電圧よりも
二倍大きい電圧を供給されると、この一方の電極
部材の表面面積は他方の電極部材の表面面積の半
分の大きさであるべきことを意味する。かくし
て、異なるサイズの電極部材を対にすることが全
く可能である。

本発明の電子水準器は、水準位置からわずかに
小さい角偏倚のみしか検出しないから、容量C_A，
C_B，C_Eは、電極部材の表面面積Ｓを、電極部材
と液体表面との間の距離ｄで割つたもの、即ち
Ｓ／ｄに比例する。電極部材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが板
４の上側に置かれ、電極部材Ｅが板４の下側に置
かれ（第１図を見よ）、かつ板４の厚みが板４と
液体本体２の表面との間の距離にほぼ等しいとし
て計算すると、電子水準器の温度補償をなしうる
ことを示した。このことは、図面に示された総て
の実施態様に当てはまる。

第１図乃至第３図の実施態様においては、液体
２の電位は直接に感知される。しかしある位相位
置における平均値からの電位の偏倚は最も興味あ
る量であるから、感知は容量的に行つてもよい。
このことが第６図及び第７図に示した実施態様で
行われている。第６図は板４の導電性模様を示し
ている。第７図は本発明の電子水準器の電気回路
に等価の回路を示しているが、ただし増幅器１４
以下の位相検出器１５と１７は除いている（第１
図を見よ）。なお第５図はＸ軸に関してのみ示し
ているが、第７図はＸ軸とＹ軸の双方を示してい
る。即ちコンデンサC_A，C_B，C_C，C_Dはすべて第
７図に示されている。

第６図の通り、導電性模様は四象限に分割され
ている。導電性模様の中央には円形部分Ｆが置か
れている。この中央部分Ｆは反転増幅器１４の位
相反転入力端子に接続されている。検出用コンデ
ンサC_Fが電極部材Ｆと液体２との間に形成され
ている。フイードバツクコンデンサC_Eは電極部
材Ｆの周りに置かれたリングを含む電極部材Ｅか
ら形成されている。この電極部材Ｅでは四つの等
しく間をあけたアームがリングの周辺から半径方
向外方に伸びている。

第６図に示した通り、かくして導電性模様は、
電極部材Ｅのアームを通る一対の直交直径線によ
り、象限Ｉ，，，に分割されている。

第７図から明らかなように、変圧器１２の二次
巻線の接地されたタツプは二次巻線の中心から離
れた所につけられていて、このタツプに分けられ
た二次巻線分節の一つをよぎる電圧は他の分節を
よぎる電圧の二倍になつている。しかし、電圧２
ｕを有する長い方の巻線分節の外部端に接続され
た電極部材Ａの表面面積は、電圧ｕを有する短い
方の巻線分節の外部端へ接続された電極部材Ｂの
半分の大きさである。かくして第３図に示された
実施態様におけると同じ結果を生ずる。第６図か
ら明らかな如くに、電極部材A′及びC′は電極部
材B′およびD′の半分の大きさである。

第６図および第７図には、水準セルの機械的誤
調整に対する補償の方法が示されている。この補
償は電極部材Ｅの各アームと電極部材A′乃至
D′との間に置かれた電極部材A″，B″，C″，D″に
より得られる。電極部材A′の両側の電極部材A″、
電極部材B″の両側の両極部材B″等々は導電性模
様の外側で互いに接続されている。なるべくは、
電極部材A″乃至D″は電極部材Ｅの如く液体２の
表面から同じ距離に置かれるようにする。

第７図から明らかな如くに、補償はポテンシヨ
メーター２０を変圧器１２の二次巻線に接続しか
つ電極部材A″，B″をポテンシヨメーター２０の
タツプにつけ、同様にポテンシヨメーター２１を
変圧器１３の二次巻線に接続しかつ電極部材
C″及びD″をポテンシヨメーター２１のタツプに
接続して行われる。

液体２と“接地”塗装３との間の大きな容量が
検出用回路にかなりの影響を及ぼすのを阻げ、同
時に“接地”塗装３が遮蔽効果を達成するため
に、塗装３は所謂ブートストラツプ回路１９を通
して、液体２と同じ電位に接続されてもよい。第
７図ではブーストラツプ回路１９は利得が１であ
る増幅器の形で示されている。

第７図では、アースされたカバー６と液体２と
の間の容量C_sもまたシンボル的に示してある。こ
の容量はできるだけ小さくあるべきであるが、し
かし完全に消去されることはできない。

第７図では、液体２は増幅器１４の位相反転入
力端子へ直接に接続されてはいない。代りにコン
デンサC_Fにより容量的に液体２の電位は感知さ
れる。

第８図および第９図には、本発明の電子水準器
の更に別の実施態様が示されている。導電性模様
（第８図）と回路（第９図）のこの実施態様は、
本発明を実施するのに目下のところ好ましいもの
である。この実施態様では、Ｘ軸の周りの角偏倚
を検出する手段とＹ軸の周りの角偏倚を検出する
手段は別々かつ交替に電圧を供給されている。単
一の変圧器２２が設けられており、それの二次巻
線は接地された中央タツプを有している。二次巻
線の一端は二つのスイツチ２３，２４の一端に接
続されており、二次巻線の他端は二つのスイツチ
２５，２６に接続されている。スイツチ２３乃至
２６は一体的にスイツチ作動器SWにより繰返し
作動される。スイツチ２４，２６が閉じられる時
にはスイツチ２３，２５が開くようにまたその反
対になる。スイツチサイクルの周期は一次巻線に
印加される交流の周期よりも実質的に長い。かく
して一つのスイツチ位置では、例えばコンデンサ
C_a，C_bが作動し、Ｘ軸に沿う（Ｙ軸の周りに廻
つて）水準位置からの角偏倚を感知する。

板４上の導電性模様は第８図に示されている。
各電極部材ａ，ｂ，ｃ，ｄの両側に置かれた補償
電極部材a′，b′，c′，d′は半径方向内部で弧状の
導電性バンドにより互いに接続されている。第６
図及び第７図に示された実施態様と同様に電極部
材a′，b′は電極部材ａおよびｂに組合されたポテ
ンシヨメーター２０のタツプへと接続され、電極
部材c′，d′は電極部材ｃおよびｄに組合されたポ
テンシヨメーター２１のタツプに接続されてい
る。

液体２は、単一利得と高入力抵抗とを有する増
幅器２７である緩衝ステージに直接に接続されて
いる。増幅器２７の出力は反転増幅器１４の位相
反転入力端子に接続される。反転増幅器１４の出
力は対称的十字架形の電極部材ｅに接続されてい
る。増幅器１４の出力はまた位相検出器２８へも
接続されている。変圧器２２は追加的二次巻線２
９を有する。二次巻線２９の一端は大地に接続さ
れ、他端は位相検出器２８の入力に接続されてい
る。位相検出器２８は供給電圧の一半周期の間、
増幅器１４からの信号の大きさを感知する。スイ
ツチ２３乃至２６と一体的に作動される開閉スイ
ツチ３０は共通接触子が増幅器１４の出力に接続
されており、他の接触子は平均化回路３１，３２
の各一つに接続されている。平均化回路の各々は
信号供給周期の間の入力信号の平均値を計算す
る。平均化回路の非常に単純なものはローパス・
フイルターの形になつていて、これは急速な信号
変化を波する。一方の平均化回路３１は電極部
材ｃ及びｄが電圧供給源へ接続されている時に信
号が供給される。この回路３１からの出力はφ_x
はＹ軸（Ｘ軸の周りを廻つて）に沿う角偏倚に関
係している。他方の平均化回路３２は電極部材ａ
およびｂが電圧供給源に接続される時信号が供給
される。この回路３２からの出力φ_yはＸ軸（Ｙ
軸の周りを廻つて）に沿う角偏倚に関係してい
る。

塗装３は第７図に示す通り液体２へ連結しても
よい。それはまた増幅器２７の出力に接続しても
よい。この場合外部遮蔽、例えば接地されたシー
ルド（図示せず）が塗装３の外側に置かれ、シー
ルドへの容量が低いような距離に塗装３から離れ
て置かれて、全体の機械部分を囲むようにする。
しかしながらもしものこのように外部シールドが
機械部分の周りに置かれるならば、導電性塗装３
は省いてもよかろう。

第１０図は本発明の電子水準器に用いる水準セ
ルの機械的構造の第二の実施態様を示す斜視図で
ある。第１１図は第１０図の水準セルの断面図で
ある。

導電性液体２を備えた第１図のコツプは、第１
０図の実施例では水平導電板３３と交換されてい
る。この水平導電板３３はその周辺に環状下向き
伸長フランジをもつている。かかる水平導電板３
３は三つの紐３４，３５，３６により懸吊されて
いる。紐の一端は前記伸長フランジの下端へ、紐
の他端は測量機械の回動可能な基台（図示せず）
へ取り付けられている。基台には第１図の板４と
等価である板３７が取り付けられている水平導電
板３３は板３７に向き合つている。なるべくは紐
は電子水準器の安定度増加のために第１０図及び
第１１図に示されている如くに傾斜されている。
三本の紐は板３３の周辺に対称的に配置される。
注目さるべきことは、紐の数と位置付けは第１０
図および第１１図に示されたものに制限されない
ということである。

板３７もまた、板４と同様に印加された導電性
模様A₁，B₁，C₁，D₁，E₁を有する。温度補償を
獲るために、反転増幅器１４に対してフイードバ
ツクコンデンサの電極部材を形成している部分
E₁は板３７の下側に位置づけられ、交流電圧が
印加される電極部材を形成している部分A₁乃至
D₁は、板３７の上側に置かれている。このよう
な導電性模様に接続される電気回路網は第３図か
ら第９図までに示されている如くでよい。板３３
から増幅器１４の位相反転入力端子までの導電性
接続が存在しうるために、紐３４乃至３６の少な
くとも一本は導電性である。導電性の紐の上端が
増幅器１４の入力に接続されている。板３３の下
側にはフランジにかこまれた磁石列３８がある。
この磁石列は中心の周りに対称で、同じ極がフラ
ンジに面している。この磁石列の目的は、板３３
が板３７に対して動く時に発生される渦電流を抑
制するにある。また磁石列は重りとして機能し、
かくしてまた水準セルの安定化効果を有する。

第１０図及び第１１図に示され水準セルは、地
面に接続されている導電材料製塗装を少なくとも
有する箱組内に置かれてもよい。注目さるべきこ
とは、第１０図及び第１１図に示されている水準
セルは、ひつくり返しに置かれてもよい。

本発明は多くの改変が可能である。図示された
実施態様では印加電圧は正弦波であるけれども、
印加電圧は例えばパルスであつてもい。パルスは
導電性模様の部品で形成された電極部材の対へ、
同時にかつ異なつた極性で供給されてもよい。

導電性模様のデザインもまた変化をつけてもよ
い。例えばコンデンサC_Fは、第３図に示されて
いる導電性模様を取巻く環状模様部分で形成され
てもよい。

導電性模様が平らな表面上に設けられることは
必要ではない。例えば僅かにドーム状にしたコツ
プ上に設けられてもよい。

図面においては、反転増幅器１４を含む単一の
電気回路が水準セルへ接続されている。しかし代
りに各感知方向に対し別々の反転増幅器を設けて
もよい。しかしその時は、別々のフイードバツク
コンデンサC_Eが設けられるように導電性模様は
異なる方向に対して別々の部分Ｅを持たねばなら
ない。

もしも第１図及び第２図に示す実施態様におい
て、導電性液体２の電位が、コツプ１の底壁を通
る導通１０，１１の代りに、直接に感知さるべき
ならば、第６図の板４上の導電性模様５を使用し
てもよい。ピンを板の中央に位置せしめ、部分Ｆ
へ電気接続してもよい。ピンは板から液２中へ下
方へ突出す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電子水準器の本体である水準
セルの断面を示している。 第２図は第１図に示された水準セルの平面図で
ある。 第３図は本発明の電子水準器の電気回路図であ
る。 第４図は第３図の電気回路図の一部分を単純化
した回路図である。 第５図は第４図の等価回路図である。 第６図は水準セル内の電極パターンの他の一例
を示す図である。 第７図は第６図の電極パターンを有した本発明
の電子水準器の電気回路の等価回路図である。 第８図は電極パターンの更に他の一例を示す図
である。 第９図は本発明の電子水準器の更に別の実施例
の電気回路の等価回路図である。 第１０図は本発明の電子水準器の更に別の実施
例の水準セルの斜視図である。 第１１図は第１０図の水準セルの断面図であ
る。 第１２図は従来の電子水準器における水準セル
を示す図である。 第１３図は従来の電子水準器における電気回路
のブロツク図である。 なお、図中同一符号は同部材または相当する部
材を示し、Ａ，Ｂは一対の導電性の電極部材、Ｅ
はフイード・バツク・コンデンサ、２は基準素
子、１４は反転増幅器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水準位置からの測定平面の偏倚を検出する装
   置であつて、 (a) 前記測定平面内にあつて、この測定平面を規
   定する座標軸の線に沿つて静止的に設けられた
   少なくとも一対の導電性電極部材、 (b) 重力により水準位置にもたらされて水平基準
   面を形成する導電性の基準素子、 (c) 前記測定平面内にある導電性電極部材の各々
   と前記基準素子とで形成されたコンデンサ、 (d) 前記導電性電極部材の各々と前記基準素子と
   で形成された一対のコンデンサを含む回路に交
   流電圧を供給する手段、および (e) 前記の一対のコンデンサを含む、水準位置か
   らの偏倚を引き出すための電気回路手段を具備
   する水準位置からの測定平面の偏倚を検出する
   装置において、 (f) 前記導電性電極部材の各々と基準電圧との間
   で交流電圧が印加され、かかる二つの導電性電
   極部材に印加される前記交流電圧は位相が互い
   に逆であり、 (g) 前記導電性電極部材の面積と印加される前記
   交流電圧の振幅は、動作中に前記座標軸の線が
   前記基準面と平行であるとき、前記の一対のコ
   ンデンサの一方のものの容量とこのコンデンサ
   の導電性電極部材に印加される電圧との積が、
   前記の一対のコンデンサの他方のものの容量と
   このコンデンサの導電性電極部材に印加される
   電圧との積に等しく、前記座標軸の線が前記基
   準面と平行でないと、前記の二つの積は異なり
   前記基準面に関する前記軸線の偏倚の大きさに
   応じて一方が大きく他方が小さくなるように
   し、 (h) 前記電気回路手段は、基準素子の電位を少な
   くとも約ゼロに維持すべくフイード・バツク・
   コンデンサを含んで、基準素子２，３３に入力
   端が接続された反転増幅器を備えている ことを特徴とする水準位置からの測定平面の偏倚
   を検出する装置。 ２ 前記基準素子と前記導電性電極部材は接地さ
   れた導電性シールド内に入れられており、前記交
   流電圧は一方において前記シールドに他方におい
   て導電性電極部材に印加される特許請求の範囲第
   １項に記載の水準位置からの測定平面の偏倚を検
   出する装置。 ３ 前記基準素子に隣接するように配置されかつ
   前記導電性電極部材に対して固定的に設けられた
   追加の電極部材を備え、この追加の電極部材は前
   記反転増幅器の出力に接続されて前記反転増幅器
   の出力の容量的フイードバツクのためのフイード
   バツクコンデンサとして前記基準素子と協働する
   特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の水準位
   置からの測定平面の偏倚を検出する装置。 ４ 前記の追加の電極部材は前記導電性電極部材
   が前記基準素子から離れている距離よりも小さい
   距離で前記基準素子から離されている特許請求の
   範囲第３項に記載の水準位置からの測定平面の偏
   倚を検出する装置。 ５ いずれの電極部材も電気絶縁性の板に設けら
   れており、そのうち導電性電極部材は基準素子か
   ら離れた側の板の面に配置され、前記の追加の電
   極部材は前記基準素子に面した側の板の面に配置
   されている特許請求の範囲第３項に記載の水準位
   置からの測定平面の偏倚を検出する装置。 ６ 経緯儀または他の測量機械の中心に取り付け
   られた円形コツプに入れられた導電性液体が前記
   基準素子を構成している特許請求の範囲第１項乃
   至第５項の何れか一項に記載の水準位置からの測
   定平面の偏倚を検出する装置。 ７ 前記コツプの外側には導電性塗装が設けられ
   ており、この導電性塗装はブートストラツプ回路
   により前記導電性液体に接続されている特許請求
   の範囲第６項記載の水準位置からの測定平面の偏
   倚を検出する装置。 ８ 前記基準素子は重力により水平になるように
   懸吊された固体状の平らな部材からなり、前記懸
   吊は前記平らな部材の周辺に周方向に間隔を置い
   て取り付けられた複数本の紐を含んでいる特許請
   求の範囲第１項乃至５項の何れか一項に記載の水
   準位置からの測定平面の偏倚を検出する装置。 ９ 前記の平らな部材に、前記導電性電極部材か
   ら離れる方に面した側で、磁石列が取り付けられ
   ており、この磁石列は平らな部材の軸線のまわり
   に対称的になつており平らな部材内の渦電流に抗
   するようになされている特許請求の範囲第８項に
   記載の水準位置からの測定平面の偏倚を検出する
   装置。