13. Устройство и типы теодолитов. Назначение его основных частей. Отсчетные устройства : виды микроскопов.

ЗРИТЕЛЬНАЯ ТРУБА

Зрительная труба представляет собой визирное устройство, содержащее: объектив, окуляр, сетку нитей. В современных геодезических приборах применяются трубы с внутренней фокусировкой.

Зрительная труба состоит из следующих основных частей:

Объектив - служит для формирования изображения визирной цели.

Окуляр - служит для увеличения изображения визирной цели.

Фокусирующая линза (двояковогнутая) - служит для получения четкого изображения визирной цели. Она может перемещаться внутри трубы с помощью кремальеры.

Сетка нитей - служит для точного наведения зрительной трубы на предмет и для измерения расстояний. Она состоит из вертикальной нити, средней горизонтальной нити и двух дальномерных нитей. На предмет (цель) наводят перекрестие сетки.

Визирная ось зрительной трубы VV - это линия, соединяющая оптический центр объектива с перекрестием сетки нитей.

Увеличение зрительной трубы  - это отношение углов зрения под которыми изображение предмета видно в трубу (  ) и невооруженным глазом (  ):

В геодезических приборах увеличение может быть от 15^ до 50^ и более (говорят: пятнадцатикратное увеличение).

Точность визирования зрительной трубы , где 60" - разрешающая способность человеческого глаза.

Поле зрения трубы - это пространство, видимое в трубу при неподвижном ее положении. Оно характеризуется углом поля зрения, который может быть найден как 38,2⁰/v. Этот угол может быть от 3’ до 2⁰. Чем больше увеличение трубы, тем меньше поле зрения и наоборот.

Установить зрительную трубу для наблюдений означает добиться четкого изображения сетки нитей (путем вращения окулярной трубочки) и визирной цели (путем вращения барабанчика кремальеры).

УРОВНИ

Для приведения осей и плоскостей геодезических приборов в горизонтальное или вертикальное положение применяются цилиндрические и круглые уровни.

Цилиндрический уровень состоит из стеклянной ампулы (закрепленной в металлической оправе), основания и исправительных винтов.

Ампула заполняется нагретым до +60° эфиром или этиловым спиртом и запаивается. При охлаждении образуется пузырек уровня. Верхняя внутренняя поверхность ампулы отшлифована по дуге определенного радиуса, величина которого колеблется от 3,5 до 200м.

На ампуле нанесены деления через 2мм. Средняя точка О шкалы делений называется нуль-пунктом уровня. Ось уровня UU – это прямая, касательная к внутренней поверхности ампулы в нуль- пункте. Если пузырек уровня находится в нуль-пункте, то ось уровня горизонтальна. Ценой деления уровня называется угол, на который наклонится его ось, если пузырек сместится на одно деление (в современных приборах она равна 10”- 60”). Компенсационная камера служит для регулирова-ния длины пузырька.

Круглый уровень представляет собой стеклянную ампулу, верхняя внутренняя поверхность которой есть сфера определенного радиуса.

Осью круглого уровня называется прямая U1U1,

проходящая через нуль-пункт и совпадающая с радиусом сферы. За нуль-пункт принимается центр окружности, выгравированной на ампуле. Когда пузырек уровня находится в нуль-пункте, ось уровня вертикальна. Цена деления круглых уровней 3’-5’.

Установка уровней на приборе регулируется исправитель-ными винтами.

ВИНТЫ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

Геодезический прибор устанавливается на штативе и закрепляется с помощью станового винта. ОО - это основная ось вращения прибора в горизонтальной плоскости. Она приводится в отвесное положение с помощью трех подъемных вин-тов.

Для закрепления зрительной трубы и других частей прибора в определенном положении служат закрепительные винты. Наводящие винты предназначены для точного наведения зрительной трубы на визирную цель. Исправительные винты служат для правильной установки сетки нитей и уровней на приборе.

УГЛОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ

На планах изображаются проекции углов на горизонтальную плоскость. Представить их можно, если над точкой А расположить горизонтально, на-пример, круг и провести через стороны угла местности АВ и АС вертикальные плоскости Р₁ и Р₂ .

Л инии пересечения этих плоскостей с горизонтальным кругом зафиксируют угол , который и будет являться проекцией пространственного угла ВАС на горизонтальную плоскость. Для измерения горизонтальных углов  служат специальные угломерные приборы - теодолиты. Принцип действия теодолита заключается

во-первых, в проектировании сторон АВ и АС пространственного угла ВАС местности на горизонтальный круг с помощью визирного приспособления. И, во-вторых, - в измерении угла между этими проекциями с помощью отсчетного устройства. Для этого:

1. Над вершиной А измеряемого угла устанавливают в горизонтальном положении градуированный круг с градусными делеиями – лимб, центр которого дол-жен располагаться строго над вершиной угла А (это проверяется с помощью нитяного или оптического отвеса , а операция называется центрированием ).

2. Направляют визирное приспособление ВП на точку С и замечают на лимбе положение отсчетного устройства ОУ в точке 1 (операция называется: отсчет на точку С).

3. Наводят визирное приспособление ВП на точку В и замечают на лимбе новое положение отсчетного устройства ОУ в точке 2 (иначе, берут отсчет на точку В).

4. Вычисляют угол  как разность отсчетов на точку С и на точку В.

Лимб - это рабочая мера геодезического прибора в виде круговой шкалы. В современных оптических теодолитах это стеклянное кольцо с нанесенными на нем через определенный интервал градусными делениями. Он предназначен для определения величины измеряемого угла. В процессе измерений лимб должен быть горизонтален и неподвижен, а его центр должен располагаться над вершиной измеряемого угла. Величина центрального угла, определяемого наименьшим делением лимба называется ценой деления лимба. У теодолита ТЗО градусные деления на лимбе разделены на 6 частей, значит, цена деления лимба 10’. У других теодолитов (Т5, Т15, 2ТЗО) цена деления лимба 1°. Оцифровка делений лимба возрастает по ходу часовой стрелки от 0 до 360.

Алидада - часть геодезического прибора, расположенная соосно с лимбом и несущая элементы отсчетного устройства. Она предназначена для фиксирования на лимбе отдельных положений зрительной трубы. Это фиксирование (отсчет по лимбу) осуществляется с помощью различных отсчетных устройств: верньеров, отсчетных микроскопов, оптических микрометров.

Верньеры применялись в теодолитах с металлическими кругами и своим устройством напоминали отсчетное устройство штанген-циркуля. В настоящее время такие теодолиты не выпускаются

Отсчетный микроскоп - это оптическая система, которая дает изображения градусных делений одновременно двух лимбов теодолита: горизонтального 8 и вертикального 7. Это достигается тем, что луч света, отражаясь от зеркала 1 , проходит через окно 2 и, преломляясь призмами 3, 4, 5 и 6, освещает деления вертикального круга 7 и горизонтального круга 8, изготовленных из стекла. Поэтому деления вертикального В и горизонтального Г кругов видны одновременно в поле зрения микроскопа 10 . На конденсоре 9 нанесен либо штрих, либо шкала, служащие в качестве отсчетного устройства, которые также видны в поле зрения микроскопа 10. Поэтому различают штриховой микроскоп и шкаловый микро-скоп.

Штриховым микроскопом были снабжены теодолиты ТЗО.

У теодолита Т30 цена деления вертикального В и горизонтального Г кругов 10’. Отсчеты берут по неподвижному штриху до десятых долей наименьшего деления. Следовательно, точность такого отсчетного устройства 1’.

Теодолит 2ТЗО снабжен шкаловым микроскопом в виде неподвижной шкалы, разделенной через 5’. Цена деления кругов теодолита 1°, причем длина шкалы равна градусному делению лимба. Точность отсчитывания может быть 0,5’, если оценивать на глаз десятые части пятиминутных делений шкалы.

Г: 26⁰34^’

В:357⁰25^’

У теодолитов Т5, Т15 шкала микроскопа разделена на 60 частей, наименьшее деление составляет 1’, поэтому, оценивая на глаз десятые доли деления такой шкалы, можно брать отсчеты по кругам с точностью 0,1- 0,2’.

Теодолиты Т1, Т2 снабжены оптическими микрометрами, с помощью которых отсчеты по В и Г кругам можно брать с точностью до десятых долей секунды.

Рен отсчетного приспособления - это несовпадение длины шкалы и наименьшего деления лимба. Его исправление производится в мастерской.

Все теодолиты по точности делятся на три группы:

1. Высокоточные - Т1 (ошибка измерения угла одним прие-мом составляет 1” ).

2. Точные - Т2 , Т5 (ошибка измерения угла одним приемом 2” или 5” соответственно).

3. Технические - Т15 , ТЗО (ошибка измерения угла одним приемом 15” или 30” соответственно). В этих обозначениях Т - от слова «теодолит».

По конструкции теодолиты разделяются на две группы:

1. Простые - у таких теодолитов лимб и алидада не имеют совместного вращения, что исключает ошибки за счет несоосности при высокоточных измерениях.

2. Повторительные - у таких теодолитов лимб и алидада могут вращаться независимо друг от друга или совместно. Это позволяет, например, измерять горизонтальный угол способом повторений, откладывая его заданное число раз на лимбе.

В теодолитах Т5К, Т15К в отсчетную систему вертикального круга введен маятниковый компенсатор. Теодолиты Т15М, ТЗОМ выпускаются в маркшейдерском исполнении. Шифр, например, 2ТЗОП означает теодолит «второго поколения», технический, со зрительной трубой прямого изображения.