水准器是水平仪的主要工作元件，它是一个封闭的弧形玻璃管，管内装有流动性好的液体，如乙醚，乙醇或两者的混合液，并留有一定的空气，形成气泡，通常叫做水准气泡
水平仪的工作原理是水平原理。不论水准器如何倾斜，水准泡的液体表面总是处在水平位置，而气泡总是停留在玻璃管的最高点，这就是水平原理。
当水平仪的工作面处于水平位置时，气泡位于水准器中央；当水平仪工作面倾斜时，气泡就偏向高的一端。
水平仪的分度值、倾斜角和倾斜度有何关系？
水平仪的分度值，可以用气泡偏移一格，工作表面倾斜角a的大小来表示，如水平仪分度值有2”、4”等；水平仪的分度值也可以用气泡偏移一格，工作表面在1m长度上倾斜高度来表示。
水平仪如何读数？
使用水平仪测量时，应该了解水平仪读数值的正负和被侧面倾斜方向之间的关系，然后选定基准线进行读数。
（1）读数值正负的确定水平仪读数值的正负根据气泡移动方向和水平仪移动方向来确定。如两者方向一致，读数为正值，表示被测表面向上倾斜；如两者方向相反，读数为负值，表示被测表面向下倾斜。
（2）读数基准的选择水平仪读数基准有二：壹拾按绝对水平读数，它是以水平仪的零位线为基准进行读数，这时的读数值表示被侧面在一定长度上对自然水平面倾斜的高度差（水平仪必须做好零位调整），亦是被侧面对自然水平面所倾斜的角度；二是按相对水平读数，这时的读数值表示被侧面所选基准方向倾斜的夹角或在一定长度上对所选基准方法倾斜的高度差。
（3）读数方法
1、数格法
a．以零位线为基准，数气泡任一端离开零位线的格数，作为水平仪的读数值。该法简便、常用。
b．以气泡任意一端起始位置所在刻线为基准，数气泡该端离开基准刻线的格数，为水平仪读数值。
c．以气泡任一端起始位置接近一刻线为基准，数气泡端离开这一刻线的格数，为水平仪读数值。
这种读数方法可消除由于温度误差使气泡长度发生变化而带来的读数误差，常用于精密测量。