О геодезии и разный полезный материал для геодезистов.
Уровни
Уровни служат для приведения осей прибора в вертикальное или горизонтальное положение и для измерения малых углов наклона. Применение уровней основано на свойстве пузырька газа занимать в жидкости наивысшее положение. Уровни бывают цилиндрические и круглые.
Цилиндрический уровень состоит из чувствительного элемента – ампулы и металлической оправы для ее крепления и защиты от внешних воздействий. Ампула цилиндрического уровня – это стеклянная трубка, запаянная с обоих концов и заполненная спиртом или серным эфиром; небольшое пространство занимают пары этой жидкости, оно называется пузырьком уровня.
Ампула имеет форму дуги большого радиуса; касательная к дуге в середине пузырька всегда горизонтальна, так как выталкивающая сила, действующая на пузырек, направлена по вертикальной линии (пузырек принимает форму дуги окружности, выталкивающая сила на правлена по радиусу дуги, касательная перпендикулярна радиусу). На ампуле нанесены деления, на точных уровнях деления подписаны.
Ценой деления уровня t называется центральный угол, соответствующий дуге в одно деление шкалы на ампуле. Точка O в середине шкалы называется нульпунктом уровня, а касательная, проведенная в нульпункте, называется осью цилиндрического уровня U-U (рис.3. 12). Если пузырек находится в нульпункте, то ось уровня занимает горизонтальное положение. Если пузырек уровня находится не в нульпункте, то ось уровня занимает наклонное положение. Чтобы приводить какую-либо линию или плоскость в горизонтальное положение, нужно закрепить уровень так, чтобы ось уровня была строго параллельной искомой линии или плоскости. Чтобы приводить линию или плоскость в вертикальное положение, нужно закрепить уровень так, чтобы ось уровня была строго перпендикулярна искомой линии или плоскости. Без выполнения этих условий применение уровня не имеет смысла.
Если же условия выполняются, то при положении пузырька уровня в нульпункте ось уровня займет горизонтальное положение, а искомая линия или плоскость – горизонтальное положение в первом случае и вертикальное положение во втором случае.
Внутренняя поверхность ампулы имеет форму, получающуюся при вращении дуги AB радиуса R вокруг хорды AB (рис.3.12). Радиус дуги R вычисляют по расчетной цене деления τ. Обозначив через l длину одного деления шкалы на ампуле, напишем формулу для длины дуги в функции центрального угла:
При τ = 10″, l = 2 мм и ρ = 206265″ получим R = 41 м.
При наклоне уровня на угол ε пузырек отклонится от нульпункта на n деления, то-есть,
Отсюда следует второе определение цены деления уровня: цена деления уровня – это угол, на который наклонится ось уровня при смещении пузырька на одно деление шкалы.
Определение цены деления уровня по рейке. Из формулы (3.15) следует, что:
т.е. для определения цены деления нужно знать угол ε и сосчитать число делений, на которое сместится пузырек (рис.3.13).
Угол наклона ε можно определить разными методами, например, с помощью рейки. Наведем трубу на рейку и возьмем отсчеты: по рейке – b1 и по уровню.
Затем немного наклоним трубу и снова возьмем отсчеты: по рейке – b2 и по уровню. Угол наклона ε вычисляется по формуле:
где S – расстояние от нивелира до рейке.
Число делений уровня n, на которое переместился пузырек, подсчитывают по разности отсчетов по уровню при первом и втором наведениях на рейку.
Более точное определение цены деления уровня производят на специальном устройстве – экзаменаторе; при этом одновременно выполняют исследование качества шлифовки внутренней поверхности ампулы уровня.
По конструкции цилиндрические уровни бывают простыми, компенсированными и камерными.
У простых уровней ампула заполнена жидкостью и имеет один пузырек.
У компенсированных уровней внутри ампулы помещена стеклянная трубка с запаянными концами. При изменении температуры объемы жидкости и пузырька газа изменяются неодинаково вследствие разных коэффициентов расширения. Это приводит к тому, что при понижении температуры пузырек удлиняется, при повышении – укорачивается. Наличие стеклянной трубки в ампуле уменьшает объем жидкости, и поэтому влияние изменения температуры на длину пузырька ослабляется.
У камерных уровней внутри ампулы есть перегородка с отверстием внизу, которая делит ампулу на две камеры – основную и запасную. Запасная камера намного меньше по объему, и в ней помещается запасной пузырек. При изменении длины основного пузырька наклоняют уровень и либо убирают часть пузырька в запасную камеру, либо добавляют некоторое количество газа из запасной камеры. Согласно Инструкции [18] длина пузырька должна составлять 0.4 – 0.5 длины шкалы на ампуле.
По точности уровни бывают малой точности (τ > 1′), средней точности (5″ 1o). 2. Плавно вращая прибор, зафиксировать такое его положение, при котором пузырек уровня находится точно в нульпункте; взять отсчет по горизонтальному лимбу N1. 3. Плавно вращая прибор, зафиксировать второе его положение, при котором пузырек уровня также находится точно в нульпункте; взять отсчет по горизонтальному лимбу N2. 4. Вычислить отсчет N = 0.5 (N1 + N2) + 90 и, плавно вращая прибор, установить его на горизонтальном лимбе. 5. Исправительными винтами уровня привести пузырек в нульпункт.
Поверка круглого уровня.Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения прибора.
Подъемными винтами нивелира приводят пузырек круглого уровня в нульпункт. Поворачивают нивелир на 180° вокруг оси его вращения ii (рис. 9.5). Если после поворота пузырек остался в нульпункте, проверяемое условие выполнено – ось круглого уровня ee параллельна оси вращения прибора ii.
Если пузырек ушел из нульпункта, исправительными винтами 2 изменяют наклон уровня так, чтобы пузырек сместился в сторону нульпункта на половину отклонения. Для поворота исправительных винтов пользуются шпилькой.
Рис. 9.5. Оси и исправительные винты
нивелира: ss – визирная ось зрительной трубы; ii – ось вращения прибора; uu – ось цилиндрического уровня; ee – ось круглого уровня; 1 – исправительные винты цилиндрического уровня; 2 – исправительные винты круглого уровня
Поверка цилиндрического уровня.Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы.
На расстоянии 75 – 100 м друг от друга закрепляют две точки, на которые устанавливают рейки (рис. 9.6). В середине, на равных расстояниях от реек устанавливают нивелир и, приводя пузырек цилиндрического уровня в нульпункт, берут отсчеты a и b по рейкам и вычисляют превышение .
Если визирная ось трубы не параллельна оси уровня и потому наклонена на угол i, то вместо верных отсчетов a и b будут прочтены отсчеты a1 и b1. Вследствие равенства расстояний до реек ошибки в обоих отсчетах будут одинаковыми, Da = Db. Вычисленное при этом превышение будет равно
Рис. 9.6. Поверка цилиндрического уровня. Измерения из середины
Нивелир переносят и устанавливают на расстоянии 2-3 м от одной из реек (рис. 9.7). Берут отсчет b2 по ближней рейке. Ввиду малости расстояния до рейки погрешность в отсчете b2, вызванная наклоном луча визирования, мала. Поэтому отсчет b2 считают безошибочным.
Рис. 9.7. Поверка цилиндрического уровня. Измерения с неравными расстояниями до реек
Вычисляют отсчет, который должен быть на дальней рейке, если луч визирования горизонтален: a0 = b2 + h.
Наводят нивелир на дальнюю рейку и берут фактический отсчет a2. Сравнивают вычисленный и фактический отсчеты.
Если вычисленный a0 и фактический a2 отсчеты различаются меньше, чем на 5 мм, то считают, что ось цилиндрического уровня uu (рис. 9.5) параллельна визирной оси ss.
Если вычисленный и фактический отсчеты различаются больше, чем на 5 мм, то положение цилиндрического уровня необходимо исправить.
Для этого элевационным винтом наводят средний штрих сетки нитей на отсчет a0 по дальней рейке. При этом пузырек цилиндрического уровня уйдет из нульпункта. Вертикальными исправительными винтами приводят пузырек цилиндрического уровня в нульпункт, совмещая изображения концов половинок пузырька в поле зрения трубы.
У нивелиров с компенсатором углов наклона цилиндрического уровня нет, и при выполнении поверки добиваются выполнения следующего условия.
Визирная ось зрительной трубы должна быть горизонтальна в пределах работы компенсатора.
Поверка выполняется в том же порядке, как и поверка цилиндрического уровня. Но при этом различие вычисленного a0 и фактического a2 отсчетов указывает на негоризонтальность визирной оси трубы.
Для исправления снимают колпачок, закрывающий исправительные винты сетки нитей зрительной трубы, и с помощью вертикальных исправительных винтов, наводят среднюю нить сетки нитей на отсчет по дальней рейке, равный вычисленному отсчету a0.
Уровни относятся к установочным приспособлениям второй группы и служат для приведения тех или иных узлов (чаще осей) геодезических приборов в вертикальное или горизонтальное положение, а также для измерения малых углов отклонения этих узлов от желаемого. По принципу действия различают уровни: электронные, жидкостные.
В настоящем параграфе рассмотрены жидкостные уровни.
По форме ампул жидкостные уровни разделяют на: цилиндрические и круглые.
Цилиндрические уровни служат для точной, а круглые — для приближенной (но быстрой) установки узлов приборов в заданное положение. Важный показатель уровней – точностные характеристики, по которым их можно классифицировать следующим образом:
В соответствии с ГОСТ 2.386-73 для геодезических инструментов изготовляют уровни с ценой деления 10±2′, 5±1′, 45±5″, 30±3″, 20±2″, 15±1,5″. Цена деления уровня служит мерой его чувствительности. Чувствительность уровня, то есть способность его пузырька быстро и точно принимать наивысшее положение в ампуле, находится в пределах 0,15—0,04 τ ;и зависит от:
Цену деления и чувствительность уровней определяют путем их исследования по специальным программам и на специальных установках. Все способы основаны на измерении одного и того же вертикального угла дважды — при помощи уровня и каким-либо другим методом, независимым от уровня.
Круглые уровни относятся к классу установочных, имеют цену деления 5 или 10’ и служат для приближенной (но быстрой) установки узлов приборов в заданное положение.
Конструктивно круглый уровень состоит из:
Осью цилиндрического уровня является линия, касательная к сферической поверхности в точке нуль-пункта.
Ампула цилиндрического уровня имеет деления через каждые 2 мм. Угол, на который необходимо наклонить ось уровня, чтобы его пузырек переместился на одно деление, называется ценой деления τ уровня, определяющей его точность.
Конструктивно цилиндрический уровень состоит из:
Внутренняя верхняя поверхность ампулы отшлифована под сферу с радиусом, для установки пузырька уровня на его крышке наносят одну или несколько (через интервалы 2 мм) окружностей, расположенных концентрически относительно «нормальной точки», то есть нуль-пункта. Нормаль к внутренней сферической поверхности уровня, проведенная через нуль-пункт, называется осью круглого уровня. При хорошей юстировке ось круглого уровня занимает вертикальное положение.
Уровнями называются устройства для установки линий или плоскостей в горизонтальное или вертикальное положение. Уровни предназначены для ориентирования вертикальных (горизонтальных) осей геодезических приборов относительно отвесной линии. Уровни могут служить также для измерения малых вертикальных углов.
Основными частями уровня являются: ампула, наполненная жидкостью, оправа для предохранения ампулы и для ее установки на приборе. В зависимости от формы ампулы уровни бывают круглые и цилиндрические. Внутренняя часть ампулы круглого уровня имеет сферическую поверхность. Осью круглого уровня является радиус сферической поверхности, проходящей через нуль-пункт. Ампулы цилиндрического уровня изготавливают из молибденового стекла. Оно имеет большую твердость, меньшую шероховатость шлифованной поверхности, в меньшей степени адсорбирует газы.
Наполнителем для ампул высокой и средней точности является эфир этиловый наркозный или его смесь с этиловым ректификованным спиртом (в количестве от 10 до 50%), а для ампул низкой точности τ =5÷10′ – спирт этиловый.
К ампуле уровня предъявляются следующие требования:
1. Ампула уровня должна иметь цену деления, соответствующую номинальному значению, с допуском, определяемым ГОСТ 2386-73. В таблице представлен ряд значений цены делений ампул с допускаемыми отклонениями.
В теодолите основной является вертикальная ось, относительно которой размещают все узлы теодолита согласно геометрической схеме. В современных высокоточных теодолитах Т05, Tl, 0Т-02М (УВК), точных — 2Т, 2Т2А, 2Т5К, 2Т2КП, ЗТ2Кд, ЗТ5КП и технических теодолит ТЗ0, 2Т30 применяют цилиндрические оси. В отечественных теодолитах 0Т-02 и теодолитах фирмы «Вильд» впервые применена саморегулирующаяся система: в верхней конической части цилиндрической втулки 2 установлены подшипники 3 с тремя точками соприкосновения, а нижней — узкий пояс трения скольжения цилиндру ( рис. 1.69 ). Под действием массы алидады и собственной массы шарики стремятся скатиться по наклонной плоскости, охватывая со всех сторон ось 1, не позволяя ей колебаться при вращении алидады. Для обеспечения высокой устойчивости оси при вращении алидад разность диаметров шариков не должна превышать 0,5 мкм.
В теодолитах типа DKM-3 применяют вертикальную ось с горизонтальны разнесением шариковой опоры — разность диаметров шариков ΔD ≤ 0,2 мкм ( рис. 1.70 ). Такая конструкция позволяет уменьшить высоту прибора, переместить центр его тяжести вниз и в результате — увеличить устойчивость те долита. При этом обеспечивается свободное вращение алидады вокруг оси 1 уменьшается чувствительность системы к измерениям температуры.
Уровни используют для установки линий и плоскостей перпендикулярно или параллельно отвесной линии. Кроме того, уровни можно использовать ля измерения малых вертикальных углов. Уровень состоит из:
Нивелир является точным оптическим прибором и к нему предъявляются жесткие геометрические условия, которые обеспечивают заданную точность нивелира. Поверить оптический нивелир и отъюстировать его не составит большого труда и не отнимет много времени, для этого не понадобится специальных знаний или же инструментов.
Главным условием для поверки нивелира является его устойчивость, отсутствие люфтов у подъемных винтов. Необходимо жёстко зафиксировать нивелир на штативе.
Поверку и юстировку нивелира нужно начинать с круглого уровня, ведь от того как он отъюстирован зависят остальные условия обеспечивающие точность нивелира.
Поверка и юстировка круглого уровня.
Условие: Ось круглого уровня (Рис.1) должна быть параллельна оси вращения нивелира.
Рис. 1
Для выполнения этой поверки с помощью подъемных винтов выводят пузырек круглого уровня на середину (в центр кружка на стекле ампулы уровня) и разворачивают зрительную трубу нивелира вокруг его оси на 180°. При этом если пузырек круглого уровня останется в середине, то условие выполнено. Если же пузырек сместится, то его с помощью юстировочных винтов круглого уровня и ключа, который входит в комплект нивелира, необходимо вернуть обратно на половину всего отклонения к центру ампулы. С помощью подъемных винтов вновь выводят пузырек уровня на середину (Рис. 3) и повторяют поверку и так до тех пор, пока при повороте трубы нивелира пузырек круглого уровня будет оставаться в центре.
Рис. 2
Рис. 3
Поверка и юстировка сетки нитей.
Горизонтальный штрих сетки нитей должен быть перпендикулярен оси вращения прибора.
Для выполнения этого условия на расстоянии 20-30 м от нивелира устанавливают рейку. Трубу прибора наводят таким образом, чтобы изображение рейки расположилось у края поля зрения трубы и берут отсчет по горизонтальному штриху сетки нитей (Рис.4). Затем наводящим винтом трубу поворачивают таким образом, чтобы изображение рейки оказалось у противоположного края поля зрения трубы. Если отсчет не изменился, то условие выполнено. В противном случае, сняв защитный колпачок окуляра, ослабляют крепежные винты окулярной части зрительной трубы и, поворачивая сетку нитей за счет люфта в отверстиях винтов, добиваются выполнения условия поверки.
Рис. 4
Поверка горизонтальной визирной оси.
При положении пузырька в центре ампулы, линия наведения (визирования) должна быть горизонтальна.
Рис. 5
Переместите прибор и установите его на расстоянии 1-2 м от рейки А (Рис.6). Отгоризонтируйте прибор и возьмите отсчеты a2 и b2 по рейкам А и В соответственно.
Рис. 6
Что такое.
Что такое GNSS приемник (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь)
Что такое тахеометр (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь)
Что такое нивелир (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь)
Что такое теодолит (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь)
Что такое тепловизор (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь)
Что такое трассоискатель (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь)
Как выбрать.
Как выбрать GNSS-приемник (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь )
Как выбрать тахеометр (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь)
Как выбрать нивелир (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь )
Как выбрать теодолит (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь )
Как выбрать тепловизор (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь )
Как выбрать трассоискатель (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь )
Как выбрать штатив (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь )
Как выбрать веху (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь )
Как выбрать отражатель (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь )
Обзор производителей.
Обзор производителей GNSS-приемников (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь )
Обзор производителей тахеометров (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь )
Обзор производителей нивелиров (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь )
Обзор производителей теодолитов (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь )
Обзор производителей тепловизоров (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь )
Обзор производителей трассоискателей (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь )
Обзор производителей аксессуаров (с ассортиментом Вы можете ознакомиться здесь )
.
