Задание 2. Изучение устройства цилиндрического уровня

Уровни служат для ориентирования прибора или отдельных его частей относительно горизонта (отвесной линии).

Рисунок 5 - Цилиндрический уровень

Цилиндрический уровень (рис. 5, а) представляет собой стеклянную трубку (ампулу), внутренняя поверхность которой в вертикальном продольном разрезе имеет вид дуги АВ круга радиуса от 3,5 до 200 м. При изготовлении уровня ампулу заполняют легкоподвижной жидкостью ( серным эфиром или спиртом), нагревают и запаивают. После охлаждения внутри ампулы образуется небольшое пространство, заполненное парами жидкости, которое называется пузырьком уровня.

Для защиты от повреждений ампула заключается в металлическую оправу, заполненную гипсом. Юстировка уровня, т. е. его установка на приборе в требуемом положении, выполняется исправительными винтами.

На наружной поверхности ампулы наносятся деления через 2 мм (рис. 5, а). Средний штрих 0 шкалы принимается за нулевой и называется нуль-пунктом уровня. Касательная ии к дуге АВ внутренней поверхности уровня в нуль-пункте называется осью уровня. Если пузырек уровня находится в нуль-пункте, то ось уровня горизонтальна. При наклоне оси уровня его пузырек перемещается.

Центральный угол, соответствующий одному делению ампулы, называется ценой деления уровня µ. Следовательно, при помощи уровня можно измерять небольшие углы наклона линий, связанных с его осью. Если пузырек отклоняется от нуль-пункта на п делений, то угол наклона оси уровня к горизонту v=nµ.

В геодезических приборах используют цилиндрические уровни с ценой деления от 1" до 2'.

Цена деления зависит от радиуса внутренней поверхности ампулы уровня и служит мерой чувствительности уровня, т. е. способности его пузырька быстро и точно занимать наивысшее положение.

Кроме того, чувствительность уровня зависит от качества шлифовки внутренней поверхности ампулы, свойств заполняющей жидкости, ее температуры и длины пузырька уровня (длинный пузырек обладает большей чувствительностью, чем короткий).

Нормальная длина пузырька уровня составляет 0,3-0,4 длины ампулы при температуре +20°.

Для сохранения длины пузырька при изменении температуры используют компенсированные уровни (рис.5, б) либо уровни с запасной камерой-камерные уровни (рис. 5, в).

Принцип устройства компенсированной ампулы основан на сокращении объема заполнителя путем помещения в ампулу стеклянной трубки 1 с запаянными концами.

Запасная камера 2 камерного уровня отделяется от рабочей стеклянной перегородкой с отверстием внизу. Наклоняя уровень, можно перемещать часть паров заполнителя из одной камеры в другую и тем самым регулировать длину пузырька.

На некоторых приборах устанавливают реверсивные (оборотные) уровни, позволяющие наблюдать пузырек при опрокидывании уровня на 180°.

Для повышения точности установки пузырька в нуль-пункте используют контактные уровни. В таких уровнях изображение концов пузырька с помощью призменной системы передается в поле зрения трубы (рис. 5, г). Несовмещенное положение концов пузырька уровня соответствует наклонному положению оси цилиндрического уровня. При совмещенных изображениях концов пузырька ось уровня устанавливается горизонтально.

Опыт показывает, что точность контактного уровня обычно в 3-4 раза выше точности цилиндрического уровня.