补偿的基本原理是:当望远镜视线水平时,与物镜主点同高的水准标尺上物点P构成的像点Z0应落在十字丝交点Z上。当望远镜对水平线倾斜一小角α后,十字丝交点Z向上移动,但像点Z0仍在原处,这样即产生一读数差Z0Z。当很小时可以认为Z0Z的间距为α×f′(f′为物镜焦距),这时可在光路中K点装一补偿器,使光线产生屈折角β,在可以满足α×f′=β×S0(S0为补偿器至十字丝中心的距离,即KZ)的条件下,像Z0就落在Z点上;或使十字丝自动对仪器作反方向摆动,十字丝交点Z落在Z0点上。
如光路中不采用光线屈折而采用平移时,只要平移量等于Z0Z,则十字丝交点Z落在像点Z0上,也同样能达到Z0和Z重合的目的。自动安平补偿器按结构可分为活动物镜、活动十字丝和悬挂棱镜等多种。补偿装置都有一个“摆”,当望远镜视线略有倾斜时,补偿元件将产生摆动,为使“摆”的摆动能尽快地得到稳定,必须装一空气阻尼器或磁力阻尼器。这种仪器较微倾水准仪工效高、精度稳定,尤其在多风和气温变化大的地区作业更为显著。