一、全站仪竖轴误差的产生

    全站仪在架设、精确整平以后，由于受作业条件、地面疏松、各种气象等条件的影响，会使仪器整平失常；也就是仪器的竖轴偏离垂直，存在一定的倾斜，这种竖轴不垂直的误差称为竖轴误差。

二、竖轴发生倾斜时如何产生垂直角、水平角误差

    竖轴的倾斜实际上有两种。一种是在望远镜的纵转方(X轴)的倾斜，另一种是在与X轴垂直的横轴方向(Y轴)的倾斜。若不是正对X轴和Y轴倾斜，根据几何关系可以将倾斜方向解析到X轴和Y轴方向。

假设：测量中仪器竖轴在X轴的倾斜为φX，Y轴的倾斜为φY。所测得的天顶距为Z′，武汉全站仪天顶距的真实值为Z。

那么存在以下函数关系：

天顶距的误差=φX

水平角的误差=φY/tanZ′

Z′=Z+φX

根据上面的函数关系可知

水平角的误差=φY/tanZ′=φY/tan(Z+φX)(1)

    也就是说，水平角的误差与测得的天顶距有关。由于tanZ′在0°∽90°范围内是增函数，若从水平方向开始向天顶转动望远镜：在接近90°时tanZ′=tan90°=∞为无穷大，根据公式(1)可以知道水平角的误差趋近于0，就是说此时没有误差；但接近天顶(0°)但未到达天顶时，根据公式(1)同样可知此时的误差较大。

    根据公式(1)，当Y轴的倾斜量越大(φY)，望远镜从90°(水平方向)天顶转动64″。当转动的角度相同时，水平角的误差就越大。比如：若Y轴倾斜30″时，即φY=30″，当望远镜转动到天顶距为25°位置时，水平角的误差大约为64″。

三、补偿器的工作原理

    竖轴倾斜造成的垂直角、水平角的误差，通过观测的方法是不能消除的。

    1、单轴倾斜补偿器。安徽全站仪的补偿器的其功能是：仪器竖轴倾斜时能自动改正竖轴倾斜对竖盘读数的影响。为了达到同时补偿水平度盘读数，可以用两个单轴补偿器，安装时使它们位置相互垂直。磁性流体单轴倾斜补偿器原理：将线圈绕在封有磁性流体和气泡的水泡管的中央，并接通电源，传感器在水平状态下，气泡居中央，离左右两端应相等，检测线圈的电压也相等。当向左或向右倾斜时气泡就移动，左右检测线圈产生电势差。根据电势差求得倾斜方向和倾斜角度。

    2、双轴倾斜补偿器。其功能是：仪器竖轴倾斜时能自动改正由于竖轴倾斜对竖盘以及水平度盘读树的影响。电子双轴倾斜补偿器原理：从发光二极管发出的光透过玻璃圆水准器，射在气泡上的光被遮掉，在接收基板上装有4只彼此相距90°的接收光敏二极管。当仪器完全整平时，气泡在接收基板的中央；若仪器稍微有一点倾斜时，气泡就相应移动，接收光敏二极管所接收的光能量也就发生变化。通过光能量变化比可以求得倾斜角度。

四、补偿器的应用

    为了改正由于仪器竖轴倾斜造成的测角误差，全站仪生产厂家采用了用补偿器来进行改正安徽全站仪的技术。

     双轴补偿器的作用是当仪器竖轴发生倾斜时自动改正垂直角度和水平角度的倾斜量，而对于单轴补偿器来说本质上只改正垂直角度倾斜。只有当仪器的竖轴绝对垂直时补偿器的0位也处于绝对垂直位。那么当竖轴发生倾斜时、补偿器的自动改正量才是完全正确的。

    另外，我们知道仪器的照准误差是视准轴与横轴不正交所产生的误差；横轴误差是横轴与竖轴不垂直的误差；垂直0点偏移即竖盘指标差是仪器正镜时将视准轴水平放置而垂直角度不等于90°00′00″的误差，而垂直0点偏移与垂直度盘和横轴的垂直关系度有关；也就是说，照准误差、横轴误差、竖盘指标差等三个指标是相互关联和影响的。

    通常说的三轴补偿改正很多都是指除了对X轴和Y轴的改正仪器修正垂直角和水平角度读数外，增加照准误差的自动改正。实际上，照准误差利用测量方法可以消除。所以三轴补偿的意义不是很大。