水平仪是一种利用水准器气泡偏移来测量被测平面相对水平面微小倾角的角度测量仪器，主要用来测量机床导轨在铅垂平面内的直线度、工作台的平面度及零件的垂直度和平行度等，有条形水平仪、框式水平仪和合像水平仪等，如图所示

1.水平仪的标记原理
如图所示，假定平板处于自然水平状态，在平板上放一根长1 m的平行平尺，平尺上的水平仪的读数为零，即处于水平状态。如将平尺右端抬起0.02 mm,相当于使平尺与平板平面形成4”的角度。如果此时水平仪的气泡向右移动格，则该水平仪读数精度规定为每格0.02/1 000,读作千分之零点零二。
水平仪是一种测角量仪，它的测量结果是被测面相对水平面的斜率。如0. 02/1 000,其含义是被测量面相对水平面倾斜4"，斜率是0.02/1 000,而此时平尺两端的高度差，则因测量长度不同而不同。在图中，按相似三角形比例关系可得:
在离左端200mm处ΔH₁=0.02 x200/1 000 =0.004 ( mm)
在离左端250mm处ΔH₂=0.02X250/1 000 =0. 005 ( mm)
在离左端500mm处ΔH₃=0.02 X500/1 000=0.01 (mm)

因此，用水平仪测量导轨直线度时，其测量结果与测量用垫铁跨度有关。
2.水平仪的示值读取方法
常用的读数方法有两种:
(1)绝对读数法 气泡在中间位置时，读作0。以零线为基准，气泡向任意一端偏离零线的格数，即为实际偏差的格数。偏离起端为“+”，偏向起端为“-”。一般习惯由左向右测量，也可以把气泡向右移作为“+”，向左移作为“-”。图a所示为+2格。
(2)平均值读数法 以两长刻线(零线)为准，向同一方向分别读出气泡停止的格数，再把两数相加除以2,即为其读数值。如图b所示，气泡偏离右端“零线”3个格，偏离左端“零线”2个格，实际读数为+2.5格，即右端比左端高2.5格。平均值读数法不受环境温度的影响，读数精度较高。

3.用水平仪测量导轨铅垂平面内直线度的方法
(1)用一定长度(l)的垫铁安放水平仪，不能直接将水平仪置于被测导轨表面上。
(2)将水平仪置于导轨中间，调平导轨。
(3)将导轨分段，其长度与垫铁长度相适应。依次首尾相接逐段测量导轨，取得各段高度差读数。可根据气泡移动方向来评定导轨倾斜方向，如假定气泡移动方向与水平仪移动方向一致时为 “ +”，反之为“-”，如图所示。

(4)把各段测量读数逐段积累，画出导轨直线度曲线图。作图时，导轨的长度为横坐标，水平仪读数为纵坐标。根据水平仪读数依次画出各折线段，每一段的起点与前一段的终点重合。
(5)用两端点连线法或最小区域法确定最大误差格数及误差曲线形状。
1)两端点连线法 若导轨直线度误差曲线成单凸(或单凹)时，如图所示。作首尾两端点连线Ⅰ—Ⅰ，并过曲线最高点(或最低点)，作Ⅱ—Ⅱ直线与Ⅰ—Ⅰ平行。两包容线间最大纵坐标值即为最大误差值。

2)最小区域法 在直线度误差曲线有凸有凹呈波折状时采用，如图所示。过曲线上两个最低点(或两个最高点)，作一条包容线Ⅰ—Ⅰ;过曲线上的最高点(或最低点)作平行于Ⅰ—Ⅰ线的另一条包容线Ⅱ—Ⅱ,将误差曲线全部包容在两平行线之间，两平行线之间沿纵轴方向的最大坐标值即为最大误差。

(6)将误差格数换算为导轨直线度误差值一般按下式换算:
Δ= nil
式中 Δ——导轨直线度误差数值，mm;
                 n——曲线图中最大误差格数;
                 i——水平仪的读数精度;
                 l——每段测量长度 ，mm