Элевационный винт нивелира предназначен для

Содержание

Классификация оптических нивелиров
Устройство оптического нивелира
Основные геометрические условия
Дополнительные принадлежности

Лабораторная работа № 3

Работа с нивелиром

Выполнил: ст. гр. 12-ТВ-1

Проверил: ст. преп.

Новополоцк 2012 г.

Работа с нивелиром

Цель работы:изучение основных углов прибора, степени пригодности и основных видов измерения точности нивелира. Изучить и выполнить поверки нивелира.

Задание: изучить устройство нивелира, показать схематический вид его частей, показать оптическую схему теодолита, показать схематический вид осей теодолита, изобразить поле зрения отсчетного микроскопа с указанием отсчета; выполнить комплекс поверок и сделать по измерительным результатам аргументированный вывод.

Нивелир – геодезический прибор, предназначенный для определения разности высот двух точек при помощи горизонтального луча и нивелирных реек, вертикально установленных в этих точках.

По классу точности нивелиры разделяют на: высокоточные Н-05; точные Н-3 и технические Н-10. Числа в шифре нивелира означают допустимую среднюю квадратическую погрешность, получаемую при нивелировании на 1 км двойного хода. Числа, стоящие впереди Н, – номера последующих моделей (3Н-3КЛ).

Нивелиры всех типов в зависимости от устройства, применяемого для приведения луча визирования в горизонтальное положение, выпускают в двух исполнениях: с уровнем при зрительной трубе (уровненные) и с компенсатором углов наклона (компенсационные). При наличии компенсатора к шифру нивелира добавляется индекс К, например Н-3К. Нивелиры типов Н-3 и Н-10 допускается изготовлять с лимбом для измерения горизонтальных углов с точность до 5΄. При наличии лимба к шифру нивелира добавляется индекс Л, например 2Н-10КЛ.

Нивелир Н-3 относится к точным нивелирам, увеличение зрительной трубы – 31,5х, наименьшее расстояние визирования – 1 м, цена деления уровней: круглого – 10΄, контактного цилиндрического – 15΄΄. Прибор предназначен для нивелирования III и IV классов, а также для инженерно-геодезических работ при изысканиях и в строительстве.

Описание и общая схема нивелира

а – вид со стороны круглого уровня;

б – вид со стороны цилиндрического уровня;

в – вид со стороны окуляра зрительной трубы без предохранительного колпачка:

1 – подъемные винты;

2 – элевационный винт;

3 – круглый уровень;

5 – корпус зрительной трубы;

6 – наводящий винт;

8 – закрепительный винт;

10 – окуляр с диоптрийным кольцом;

11 – контактный цилиндрический уровень;

12 – юстировочные винты цилиндрического уровня;

14 – сетка нитей;

15 – металлическая пластина;

16 – крепежные винты сетки нитей.

Нивелир крепят к штативу с помощью станового винта и пружинящей пластины. В отвесное положение ось вращения нивелира устанавливают по круглому уровню 3 с помощью подъемных винтов 1, винтовая нарезка которых входит в гнезда подставки (трегера) 7. Для приближенного наведения трубы на рейку служит мушка над объективом зрительной трубы нивелира, для точного – наводящий винт 6, который работает, когда труба зафиксирована закрепительным винтом 8. Винт кремальеры 4 служит для фокусировки трубы, а резкость изображения сетки нитей достигается вращением диоптрийного кольца окуляра 10. Перед каждым отсчетом по рейке визирную ось нивелира устанавливают в горизонтальное положение элевационным винтом 2. Изображения половинок концов пузырька контактного цилиндрического уровня 11 через систему призм передаются в поле зрения трубы. Если центр пузырька уровня совместить с нуль-пунктом ампулы, то произойдет оптический контакт – изображения половинок концов пузырька уровня будут равными по длине и образуют в верхней части один овал. При наклоне оси уровня контакт нарушается.

Оптическая схема нивелира Н-3

1 – объектив; 2 – фокусирующая линза; 3 – сетка нитей; 4 – окуляр; 5 – ампула уровня; 6 – пузырек цилиндрического уровня; 7 – блок из двух сфеноидов типа БМ-90΄΄; 8 – призма АР-90⁰; 10 – микрообъектив; 9 и 11 – ромб призмы БС-0⁰

Поле зрительной трубы нивелира

Поле зрения зрительной трубы нивелира Н-3 при положениях пузырька цилиндрического уровня вне нуль-пункта (а,б) и в нуль-пункте (в).

Поверки нивелира Н-3

В нивелире должны соблюдаться соответствующие геометрические и оптико-механические условия. Поэтому перед работой нивелир проверяют (делают поверки). Если будут обнаружены нарушения этих условий, нивелир исправляют (выполняют юстировку).

Лабораторная работа № 3

Работа с нивелиром

Выполнил: ст. гр. 12-ТВ-1

Проверил: ст. преп.

Новополоцк 2012 г.

Работа с нивелиром

Описание и общая схема нивелира

а – вид со стороны круглого уровня;

б – вид со стороны цилиндрического уровня;

в – вид со стороны окуляра зрительной трубы без предохранительного колпачка:

1 – подъемные винты;

2 – элевационный винт;

3 – круглый уровень;

5 – корпус зрительной трубы;

6 – наводящий винт;

8 – закрепительный винт;

10 – окуляр с диоптрийным кольцом;

11 – контактный цилиндрический уровень;

12 – юстировочные винты цилиндрического уровня;

14 – сетка нитей;

15 – металлическая пластина;

16 – крепежные винты сетки нитей.

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-26; Нарушение авторского права страницы

Нивелиры в зависимости от точности разделяются на высокоточные, точные и технические. Рассмотрим глухой нивелир с цилиндрическим уровнем типа Н – 3, который относится к классу точных. Главным требованием, предъявляемым к таким нивелирам, является параллельность оси цилиндрического уровня и визирной оси трубы. Нивелир Н – 3 состоит из верхней части, несущей зрительную трубу – 6 с цилиндрическим – 7 и круглым – 3 уровнями, наводящим – 11, элевационным – 4 и закрепительным – 9 винтами, и нижней, представляющей собой подставку с тремя подъёмными винтами – 1 и прижимной пластиной – 11 (рис.43).

Установка нивелира в рабочее положение производится таким же способом, как и первая поверка теодолита, но исправление уровня производится элевационным винтом.

ZZ₁ – вертикальная ось вращения нивелира;

VV₁ – визирная ось зрительной трубы;

UU₁ – ось цилиндрического уровня;

ОО₁ – ось круглого уровня.

На рисунке 39 изображено взаимное расположение осей.

Рис. 39 Расположение осей нивелира

На рисунке 40 изображены основные части нивелира.

1 – подъёмные винты

3 – круглый уровень

4 – элевационный винт

6 – зрительная труба

7 – цилиндрический уровень

9 – закрепительный винт

10 – установочная прижимная пластина

11 – наводящий винт

Рис.40 Основные части нивелира

Поверки нивелира

1 – я поверка.

Ось круглого уровня ОО₁ должна быть параллельна оси вращения нивелира ZZ₁ (ОО₁ || ZZ₁).

Вращением подъёмных винтов приводят пузырёк уровня на средину и поворачивают его на 180°. Если условие выполнено, пузырёк уровня останется на средине. При уходе пузырька уровня – одну половину отклонения от середины исправляют вращением подъёмных винтов (в любом порядке), а другую половину – исправительными винтами уровня. Эти действия повторяют до выполнения условия.

Я поверка.

Визирная ось трубы должна быть параллельна оси цилиндрического уровня ( VV_{1 ┴}UU₁ ). ( Главное условие).

Это условие выполняют двойным нивелированием способом «вперёд». Для этого закрепляют колышками линию АВ (рис.41) длиной 50-60 м. Нивелир устанавливают так, чтобы окуляр зрительной трубы находился над точкой А, и измеряют высоту прибора i ₁ . Элевационным винтом тщательно приводят пузырёк цилиндрического уровня в нуль-пункт и берут отсчёт по рейке, установленной на точке В. Если визирная ось не параллельна оси уровня I₁М₁, то вместо точки М₁ возьмём отсчёт b₁ в точке N₁.

Рис.41 Главное условие нивелира

Затем нивелир и рейку меняют местами (рис.42), измеряют высоту прибора i₂ и берут отсчёт b₂ по рейке в точке А.

Величину Х, полученную влиянием не параллельности визирной оси и оси уровня, вычисляют по формуле:

Если Х по абсолютной величине не превышает 4 мм, условие считают выполненным. Если условие нарушено, вычисляют правильный отсчёт по рейке – b_О. Как следует из рисунка 15, этот отсчёт равен:

Для юстировки, элевационным винтом, наводят среднюю нить на этот отсчёт. Исправительными винтами цилиндрического уровня приводят пузырёк уровня в нуль-пункт. После юстировки поверку повторяют до полного выполнения условия:

Х ≤ | 4 мм |

Рис.42 Главное условие нивелира

3 – я поверка.

Горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна основной оси нивелира .

По круглому уровню приводят основную ось нивелира в отвесное положение. Замечают какую-либо точку на средней линии сетки нитей в одном из углов поля зрения трубы и поворачивают верхнюю часть прибора по азимуту. Если наблюдаемая точка в противоположном углу поля зрения трубы не сошла с нити, условие выполнено. Если условие нарушено, ослабляют крепёжные винты и пластину с сеткой нитей поворачивают до совмещения с траекторией движения наблюдаемой точки.

Для технического нивелирования применяют рейки различных типов. Чаще всего используют рейки деревянные складные РН3 длиной 3 м. на рейке нанесены сантиметровые деления с цифровыми обозначениями. Деления и цифры на одной стороне чёрного, а на другой – красного цвета. Нижняя часть рейки заканчивается металлической пяткой.

На чёрной стороне рейки ноль совпадает с пяткой. На красной стороне деления начинаются с другого числа (4687, 4698, 4787, 4798 и т.п.). На рейки наносят сантиметровые деления. Каждый дециметр подписывают, а сантиметровые деления для облегчения отсчёта объединяют в группы по 5 см.

Отсчёты по рейке берут по средней горизонтальной нити с точностью до 1мм. Вначале отсчитывают дециметры и сантиметры, затем на глаз миллиметры. Так как изображения в трубе перевёрнутые, отсчёты берут сверху вниз.

Оптическая система, помещённая в коробке уровня, передаёт изображение концов пузырька непосредственно в поле зрения трубы, что позволяет одновременно наблюдать за рейкой и уровнем (рис.43).

В момент взятия отсчёта по рейке концы контактного уровня должны быть совмещены.

Рис.43 Поле зрения зрительной трубы

Дата добавления: 2016-09-26 ; просмотров: 21046 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Одними из самых известных и популярных в своей области, простых в обращении и точных геодезических приборов считаются оптические нивелиры. Основной принцип, задействованный в конструкциях вообще всех видов нивелиров, заключается в передаче на расстояние горизонтального луча, необходимого для его практического применения. Этот принцип применяется через осуществление взаимосвязи геометрических условий и оптической системы в конструкции прибора. По всей видимости, и способ измерений с применением этого инструмента получил его наименование, а именно геометрическое нивелирование.

Оптические нивелиры позволяют нам:

измерять превышение между точками относительно горизонтального луча, проходящего через визирную ось трубы;
определять отклонение от горизонтального луча измеряемых плоскостей и всевозможных поверхностей;
устанавливать высотные отметки точек относительно отсчетной системы координат (абсолютной, условной).

Классификация оптических нивелиров

В современном приборостроении и геодезии соответственно выпускаются и применяются оптические нивелиры, которые можно позволить классифицировать на два вида:

оптико-механические;
оптико-электронные, еще их называют цифровыми.

И в тех и других устройствах существующие системы наблюдения и ориентирования имеют одинаковую связь между оптикой и геометрией. Ориентирование обеспечивается через визирную ось относительно отвесной линии. Наблюдение осуществляется через зрительную трубу и механизм наведения. А вот отличие между ними заключается в отсчетных системах соответственно визуальной и электронной.

Оптические нивелиры также различают по степени точности. Среди них можно выделить:

высокоточные;
точные;
технической точности.

В соответствии с государственными стандартами к высокоточной группе относятся приборы со среднеквадратической погрешностью не более 0,5мм при проведении одного километра двойного хода. К ним относятся ранее изготовленные оптико-механические нивелиры Ni-002 (Цейс), Н-0,5 и современные цифровые, например SDL-1X (SOKKIA).

К точным нивелирам относятся инструменты со среднеквадратической погрешностью (СКП) до 3-х мм и наименованиями Н-3, Н-3К и многие современные марки ведущих иностранных производителей.

Технической точности считаются инструменты со среднеквадратической ошибкой не более десяти миллиметров, например, такой, как Н-10КЛ.

Еще, все производимые сегодня оптические нивелиры в зависимости от приведения визирного луча к горизонтали можно разделить на два вида:

с цилиндрическим установочным уровнем визирной оси, которая выводится в горизонтальное положение так называемым элевационным винтом, соединенным с уровнем (Н-3);
с самоустанавливающимся визирным лучом при помощи компенсаторов, автоматически выставляющих его в горизонтальную плоскость (Н-3К).

Все современные приборы сейчас изготавливаются большей частью с компенсаторами, позволяющими увеличивать производительность труда полевых работ.

Устройство оптического нивелира

Классическое устройство нивелира можно показать на такой широко используемой марке приборов как Н-3. В его составе необходимо выделить основные узлы, показанные на рисунке.

Рис. 1. Устройство.

На рисунке можно увидеть следующие детали и узлы оптического нивелира:

зрительная труба, предназначенная для наведения на рейку (1);
окуляр, часть оптической системы, предназначенная для наблюдения (2);
объектив, часть оптической системы, предназначенная для получения увеличенного изображения объектов (3);
трегер или другими словами подставка для размещения в нем самого прибора (4);
подъемные винты, служащие приведению инструмента в рабочее состояние, совпадающее с отвесной линией (5);
пластина, нижняя часть подставки, предающая жесткости всей ее конструкции и устойчивости подъемных винтов (6);
закрепительный винт прибора, предназначенный для фиксации зрительной трубы после грубого наведения на рейку (7);
цилиндрический уровень, соединенный с трубой и служащий для установления визирного луча в горизонтальное положение (8).
место установки юстировочных винтов, предназначенных для исправления положения цилиндрического уровня (9);
визир, расположенная сверху трубы деталь для ориентировочного наведения на рейку (10);
фокусировка (кремальера), предназначенный для фокусирования (придания резкости изображению) механизм, (11);
наводящий (микрометренный) винт, служащий точному наведению зрительной трубы на рейку (12);
круглый уровень, показывающий положение прибора относительно отвесной линии (13);
юстировочные винты круглого уровня, для исправления положения уровня (14);
элевационный винт, выводящий цилиндрический уровень на середину и связывающий его с визирным лучом (15).

Основные геометрические условия

Для работоспособности оптического нивелира требуется соблюдение геометрических условий, предусмотренных конструкцией самого прибора. Геометрическая схема прибора, в упрощенном виде представлена на приведенном ниже рисунке.

Рис.2. Геометрическая схема.

Элементы геометрической схемы представляют совокупность невидимых вертикальных и горизонтальных линий основных узлов и деталей инструмента:

(N – N) – вертикальная линия, представляющая ось круглого уровня;
(V – V) – линия, изображающая вертикальную ось вращения прибора;
(Z – Z) – визирный луч, проходящий через центр окуляра и объектива;
(L – L) – горизонтальная ось цилиндрического уровня;
(K – K) – вертикальная ось автоматического компенсатора.

Основные детали и конструкции оптических нивелиров геометрически связаны между собой и их элементами (осями). Все конструктивные геометрические условия приборов проверяются во время проведения поверок нивелира. К ним относятся:

поверка круглого уровня, ее условие состоит в параллельности оси круглого уровня и невидимой оси вращения прибора;
поверка сетки нитей, ее условие состоит в вертикальности оси сетки нитей;
поверка по определению угла і, суть которой заключается в параллельности визирного луча и горизонтальной оси цилиндрического установочного уровня;
поверка компенсатора, ее условие состоит в горизонтальности визирного луча.

Дополнительные принадлежности

Для проведения измерений с помощью оптических нивелиров используются дополнительные принадлежности:

Штативы необходимы для установки и жесткого крепления конструкции прибора, приведение его в рабочее положение и собственно выполнение измерений. Нивелирные штативы бывают деревянные, фиберглассовые, алюминиевые и обычно они легкие по весу и с меньшими головками крепления.

Рейки могут быть различной длины, изготовлены из разного материала с разграфленной шкалой на их поверхностях. В обозначения нивелирных реек, например РН-3-3000СП, входят:

сокращенное наименование (РН – рейка нивелирная);
первая цифра (3), означающая точность измерений в мм;
второе число (3000) означает длину в мм;
СП – сокращение означающее: складную конструкцию и прямое изображение.

Существуют различные виды реек:

деревянные складные двухсторонние;
алюминиевые выдвижные, с накладным круглым уровнем ;
инварные, повышенной точности.

Длина реек колеблется в пределах от одного до пяти метров. Деления на них бывают миллиметровые с одной стороны и сантиметровые Е-образные с другой или с обеих сторон сантиметровыми одновременно, но с чередованием цвета (красная, черная). Они могут быть штриховыми и с инварной проволокой для цифровых нивелиров. Вся градуировка на рейках, нанесенная краской, перед вводом ее в эксплуатацию должна быть исследована и соответствовать требованиям предельных отклонений метрового отрезка и длин делений шкал.