Устройства и поверки нивелиров

Лабораторная  работа № 10 

Устройства  и поверки нивелиров. 

Нивелир – это геодезический прибор, предназначенный для измерения превышения между двумя точками.

В результате нивелирования  определяют абсолютные отметки точек  местности.

По точности нивелиры делятся: 

Для совмещения концов цилиндрического уровня предназначен элевационный винт, который приводит ось уровня в горизонтальное положение.

Отсчёт по рейке  берут по средней нити (среднему штриху сетки нитей)

Нивелирная рейка  складная, деревянная, 3-х метровая двусторонняя, с одной стороны чёрная, с другой – красная.

Нивелир с уровнем при трубе изображен  на рис.1.

 
рис. 1

• 1 - зрительная труба;
• 2 - цилиндрический уровень при трубе;
• 3 - элевационный винт;
• 4 - установочный круглый уровень (на рисунке не показан);
• 5,6 - закрепительный и микрометренный винты азимутального вращения;
• 7 -ось;
• 8 - подставка с тремя подъемными винтами.

Поверки уровенных нивелиров и нивелиров с компенсаторами рекомендуется выполнять в приведенной ниже последовательности.

1. Ось круглого уровня  должна быть параллельна  оси вращения нивелира.

Для этого пузырек  круглого уровня приводится в нуль-пункт, а затем нивелир поворачивается на 180°. Если пузырек уровня отклонился от нуль-пункта (центра круговой шкалы), то с помощью исправительных винтов уровня (в круглом уровне их три) производится его перемещение к середине на половину отклонения, а вторая половина отклонения устраняется подъемными винтами. После выполнения поверки пузырек круглого уровня должен находиться в центре круговой шкалы, при несоблюдении условия поверка повторяется.

Поверку круглого уровня нивелира можно выполнить  и другим способом. В начале с помощью элевационного винта и цилиндрического уровня ось вращения нивелира тщательно приводится в отвесное положение, а затем исправительными винтами круглого уровня его пузырек приводится в центр круговой шкалы.

Необходимо отметить, что у нивелиров с компенсаторами данная поверка должна производиться более тщательно с целью уменьшения ошибки за наклон зрительной трубы.

2. Горизонтальная нить  сетки нитей должна  быть перпендикулярна  оси вращения нивелира  или (предполагается, что нити сетки  нитей строго перпендикулярны) вертикальная нить сетки нитей должна совпадать с отвесной линией.

Применительно к нивелирам типа Н-3 (Н-ЗК) и Н-10 (Н-10К) поверку можно выполнять  двумя способами: с помощью нитяного отвеса и с помощью линейки  с миллиметровыми делениями.

При реализации первого способа на расстоянии 10 – 15 м от нивелира подвешивается  нитяной отвес. После приведения нивелира в рабочее положение  наводящим винтом вертикальная нить сетки совмещается с осью отвеса. Если нижний или верхний конец  вертикальной нити будет отклоняться от отвеса более чем на 0,5 мм, то необходимо произвести исправление положения сетки нитей (ее необходимо повернуть).

При реализации второго способа на расстоянии 5 – 7 м от нивелира неподвижно устанавливается (закрепляется) линейка с миллиметровыми делениями. После приведения нивелира в рабочее положение производятся отсчеты по линейке с точностью 0,1 – 0,2 мм при трех положениях ее изображения в поле зрения зрительной трубы: в центре, слева и справа от центра. Если отсчеты отличаются между собой также более чем на 0,5 мм, то необходимо произвести исправление положения сетки нитей.

После исправления  положения сетки нитей производится контрольная поверка.

Поверка положения  сетки нитей высокоточного нивелира производится следующим образом.

После приведения нивелира в рабочее положение  производятся отсчеты по неподвижно установленной на расстоянии 6 – 8 м  линейке с миллиметровыми делениями (рис. 21). Отсчеты по штрихам линейки  производятся с использованием оптического  микрометра визированием четырьмя точками (а, в, с, d) сетки нитей. Каждой точкой сетки нитей производится по десять отсчетов.

После этого  из средних отсчетов вычисляется  разность

. (25)

Если эта разность не будет превышать 0,1 мм, то условие  перпендикулярности горизонтальной нити сетки к оси вращения нивелира выполнено.

3. Визирная ось зрительной  трубы и ось  цилиндрического  уровня должны  находиться в параллельных  вертикальных плоскостях.

Поверка данного  условия выполняется следующим  образом. По направлению одного из подъемных  винтов на расстоянии 40 – 50 м устанавливается рейка. После приведения нивелира в рабочее положение производится отсчет по рейке. Затем вращением в разные стороны двух других подъемных винта на 2 – 3 оборота нивелир наклоняется, но таким образом, чтобы отсчет по рейке не изменился, и определяется, в какую сторону расходятся изображения концов пузырька уровня. После этого этими же двумя винтами нивелир снова приводится в рабочее положение, при этом отсчет по рейке не должен измениться. Затем аналогичным образом нивелир наклоняется в другую сторону. Если в результате наклона нивелира в разные стороны концы пузырька уровня не расходятся или смещаются в одну сторону, то условие поверки выполняется. Если же концы пузырька уровня расходятся в разные стороны более чем на одно деление, то боковыми исправительными винтами производится исправление положения уровня. После этого поверка повторяется.

4. Визирная ось зрительной  трубы должна быть  параллельна оси  цилиндрического  уровня (главное условие нивелира с уровнем). Визирная ось зрительной трубы в пределах работы компенсатора должна быть перпендикулярна отвесной линии, или, другими словами, горизонтальна (главное условие нивелира с компенсатором).

Поверка может  выполняться в лабораторных или полевых условиях.

В лабораторных условиях поверка главного условия  нивелира (определение угла i) производится при помощи коллиматора. В качестве коллиматора можно использовать образцовый нивелир (нивелир, у которого величина угла i не превышает 1 – 2") или высокоточный теодолит с фокусным расстоянием объектива fоб. < 500 мм.

Если в качестве коллиматора используется образцовый нивелир, то поверка выполняется  следующим образом. Образцовый и  поверяемый нивелир фокусируются на бесконечность, устанавливается на расстоянии 300 – 500 мм друг от друга и тщательно приводятся в рабочее положение. Затем элевационным винтом горизонтальная нить сетки образцового нивелира наводится на аналогичную нить поверяемого нивелира. Если в поверяемом нивелире не выполняется главное условие, то концы пузырька контактного уровня образцового нивелира разойдутся; величина этого смещения не должна быть более 2-х делений.

При использовании  в качестве коллиматора теодолита, он также фокусируется на бесконечность, устанавливается соосно с поверяемым нивелиром, тщательно приводится в рабочее положение, и на вертикальном круге устанавливается зенитное расстояние, равное 90°00'00". Затем при двух положениях вертикального круга измеряется вертикальный угол на среднюю нить поверяемого нивелира. Величина этого угла и будет углом i.

Величину угла i можно определить следующим образом:

На максимально  возможном рaccтоянии L в лабораторных условиях на тумбе или штативе  устанавливают специальные нивелирные рейки (миллиметровая шкала логарифмической линейки, укрепленной на подставке). Для определения места их установки расстояния S1 и S2 от нивелира до реек (рис. 22), равные 4 – 5 метрам, измеряют рулеткой с точностью до 1 см (S1 = S2). Затем с помощью нивелира, установленного не станции № 1 примерно на одной высоте с рейкой на расстоянии S1 от ближней рейки перпендикулярно L, измеряют превышение между точками №1 и №2 стояния реек, беря отсчет вначале по дальней Д1 рейке, а затем, по ближней рейке Б1).

Установив нивелир  на станцию №2 на расстоянии S2 = S1 до ближней рейки берут отсчет Б2 без изменения фокусировки трубы, а затем Д2 по дальней рейке.

Расстояния S1, S2, l1, l2 измеряются по дальномерным нитям до 0,1 мм. Угол i вычисляют по формуле

; , (26)

где

; ; ρ" = 206265".

Указанные действия составляют один полуприем. Для нивелиров типа Н-05 делают 4 полуприема, Н3, Н10 – 2 полуприема. Расхождения между значениями угла i, полученные в полуприеме, не должны превышать 3″ для высокоточных и 5″ – для всех остальных типов нивелиров.

Если среднее  значение угла i больше 10″, то исправляют положение цилиндрического уровня. Для этого элевационным винтом наводят биссектор на дальнюю рейку так, чтобы получился отсчет, равный

, (27)

где l2 – расстояние от нивелира до дальней рейки при  второй его установке. Д2 – отсчет по шкале дальней рейки, полученный при измерениях.

Разошедшиеся  концы пузырька уровня совмещают  его исправительными винтами, следя  за тем, чтобы отсчет по рейке оставался равным Д2″. Поверку и исправление угла i выполняют до тех пор пока его величина не станет менее 10″