合像水平仪是一种精密测量仪器，用自然水平面为测量基准。合像水平仪的结构如图154所示，它的水准器4是一个密封的玻璃管，管内注入精馏乙醚，并留有一定量的空气，以形成气泡。管的内壁在长度方向上具有一定的曲率半径。气泡在管中停止时，气泡的位置必然垂直于重力方向。也就是说，当水平仪倾斜时，气泡本身并不倾斜，而始终保持水平位置。利用这个原理，将合像水平仪放在桥板上使用，便能测出实际被测直线上相距一个桥板跨距的两点间的高度差，如图所示。                              
       合像水平仪的组成如图155所示。微分螺丝部分由微分盘9和微动杆10组成，螺杆螺距为0.5mm。微分盘划分成100等份，每转动一格的移动量为0.005mm。