5 Тақырып.Сызықтық және айналма шкалалары. Есептеу құралдары (4сағ.)

Лекция жоспары:

1.Шкалалардың қызметі, оларға қойылатын міндеттер (талаптар)

2.Штрихтерді салу кезіндегі қателер туралы түсінік және оларды анықтау тәсілдеі.

3.Верньер, штрихтік микроскоп, бұрандалық микрометр мен микроскоп.

4.Оптикалық микрометрлер

5.Оптикалық микрометрлердің есеп айыру түсінігі (есептеу).

Геодезиялық прибордың сызықтық және айналма шкалалары, олардың қызметі, оларға қойылатын талаптар.

Шкалалар геодезиялық аспаптардың қажетті бөлігі болып табылады.

Олар өлшем ретінде өлшенетін шамалармен салыстырғанда қолданылады.

Шкала кез келген бір жазықтықты дұрыс орналасқан штрихтар жүйесінен тұрады.

Түзудің формасына байланысты шкалаларды бөледі: сызықтық және қисықсызықты. Қисықсызықты шкаланың жеке дербес) жағдайы (түрі) айналма шкалалар болып табылады. Олар геодезиялық бұрышөлшегіш аспаптарда кеңінен қолданылады. Ларды лимбалар деп атайды.

Шкаланың штрихтарының біреуін бастапқы етіп алады. Ол шкаланың шетінде (сызықтық шкалада) және ортада (сызықтық және айналма-үзілмейтін шкалаларда) орналасады.

Лимбадағы шкалалар бір жолды бірдей периодты штрихтар түрінде немесе бірнеше жолды әртүрлі функционалды байланысқан өзара штрихтар периоды түрінде орындалуы мүмкін. Соңғы лимбалар түрінің түрлілігі концентрлік жолдардың нақты сандарының қосылысын көрсететін кодтаушы (кодтық) диеклер (лимбалар) болып табылады.

Геодезиялық аспаптардың шкалаларды ереже бойынша бір кесек ағашта, металлда немесе шыныда салады, ағашты рейкаларды жасағанда қолданылады. Шкалалардың металдық негізіне күмісті-мысты құйма (90%-ке дейін күміс), жез немесе инвар қолданады. Шынылық шкалаларды жіңішке штрихтарды салуға мүмкіндік беретін БК-10 маркалы шыныдан жасайды. Нағыз дәлді (нақты) шкалаларды сызықтық кеңейтілім коэффициентінің аздығымен ерекшелінетін кварцтық шыныдан жасалынады.

Шкалаға штрихтарды бөлгішпен немесе көшіріп алумен салады. Шкалаларды бөлу үшін арнайы машиналарды қолданады, олар қолды, жарты автоматты және автоматты болып бөлінеді. Қолдық бөлгіш машиналарда бөлінетін шкаланы беру және механизмнің орындалуына алып келу үшін қолмен және бөлек орындайды. Жарты автоматты бөлшектік машиналарда беру және штрихтарды салу операциялары бір қолмен орындалса да істейді. Жоғары дәлдікті бөлгіш машиналары темірлі бетондық негізде орнатады, ол жер бетінен 2-3 метр төмен салынған және жоғары жатқан топырақтан бөлектенген болуы керек.

Кепкеннен кейін шкаланы дұрыстап текереді. Бояу тек штрихтарда, цифрларда қалады. Шкаланың бетіне, бір уақытта айна да бола алады, үстін қорғаныс үшін мыспен немесе лакпен жалатылған күміс қабатын салады.

Қалыңдығы 1 мкм-ге дейін штрихтар алдынала шкаланың дайындауына жалатылған лак қабатымен кескішпен штрихтарды кескенненкейін вакуумда хромның изаңдатылуымен салынады. Лакты кетіргеннен кейін шкалада хромдық жабылған қабаттан пайда болған штрихтар қалып қояды. Жіберілетін қате осындай шкалаларда штрихтардың салынуы әдетте 1-2 мкм, сондықтан шкалалардың нақты бөліндісі өтетін үйде тұрақты температура болуы керек.

Лимбадағы штрихтар айналмалы бөлгіш машиналарда жасалынады және ұқсас түрде өңделеді. Шыны шкалаларда кейде қос штрихтар (Т2 теодолиттің лимбалары) салынады, бұл оқығанда дәлдікті жоғартады.

Металдық бақылау сызғыштың және инвардың сымдардың шкалаларының штрихтарын кескішпен жоғары дәлдікті блгіш машиналардың көмегімен салынады. Лупамен қарағандағы шкалалар штрихтарының қалыңдығы 0,05 мм, ал аспапсыз көзбен қарағанда 0,1 – 0,15 мм, жіберілетін бөлінділердің қателігі 5-10 мкм.

Шкалалрды көшіріп алу механикалық, фотомеханикалық және фотографиялық тәсілмен іске асады.

Механикалық тәсілмен штрихтарды шкаланың дайындығына трафареттен (шаблоннан) көшіріп алады. Осылай нивелирлік рейкаларды жасайды. Трафаретті металдық лентадан немесе тығыз бірақ зығыр маймен сіңілген жұқа қағаздан жасайды. Қағаздық трафареттің кемшілігі – рейканың бетіне тығыз жатпайды және дымқылдықтан деформацияланады. Трафарет бойынша 3-метрлік рейкаға бөлінділері 0,05 мм 1 м-ге орташа қателікпен салуға болады.

Жоғары дәлдікті нивелирлік рейкалардың инвардық түзуге бөлінділерді ұзындығы 3 м инвардық кесілетін трафарет арқылы салады. Осында жұмысшы инвардық түзу мен трафареттің сәйкес Көруін қамтамасыздандыратын арнайы құралды қолданады.

Өлшегіш металлдық ленталарда және рулеткалардағы шкалаларды солай сияқты басылым көмегімен келесінде уландырумен (травленнем) салады. Фотомеханикалық тәсіл арқылы жарықты сезгіш қабатпен жабылған дайндыққа трафареттен механикалық тәсілде кескішті алмастыратын жарық саңылау проекциялайды. Кейін дайындықты химиялық реактивтермен өңдейді.

Шаблон көмегімен шкала штрихтарының салынуы одан басқа шаблондардың өзінің қатесімен бірге болады, олардың ықпалы системалық (жүйелік) мінезі бар.

Қателерді шкаланың жалпы ұзындығы және шкаланы бөліктерге дұрыс бөлу қателерге бөлінеді. Шкаланың жалпы ұзындығының қатесі компарирование, яғни эталонмен салыстыру көмегімен анықтайды.

Мүмкіндіктер қатарында шкаланың жалпы ұзындығының мәні жоқ, мысалы, мәндері әр уақытта 2л тең болғандықтан айналмалы шкалалар (лимбалар) үшін. Шкалаларды бөліктерге бөлу қателігі есептеу орнына қатысты штрихтардың қателері болады, кез келген штрихтің орнының толық қатесі жүйелілік және кез келген қателердің қосындысы. Айналмалы шкалалардың жүйелілік қателері периодты.

Айналмалы шкалаларды (лмбаларды) зерттеу – оське отырғызылған үлгілі лимбы бар құралда жүргізіледі. Осы оське зерттелетін лмбы орнатады. Үлгілі және зерттелетін лимбалардың үстіне 2 микроскоптан бекітеді. Қос лимбаларды айналдыра және микроскоптар арқылы есептеу арқасында зерттелетін лимбаның қателерін анықтауға болады. Мұндай құралда әсіресе зерттеу процесі кезінде микроскоптардың бірлескен орны өзгермей қалуы керек. Зерттеуші құрал айналмалы шкалалардың өлшеуіне, көлбеген бұрыш интервалына негізделген.

Зерттеу қорытындыларының негізінде әрбір немесе қызықтырған штрихтардың орнының қателігін есептеп алуға болады және график сала отырып ұзынды периодтық жүйелік қателердің шамаларын табуға болады.

Шкалалар штрихтарының орнын анықтау үшін автоматтандырылған әдістері бар. Шкала штрихының орнын электронды-сәулелі трубканың экранында (таспасында) есептейді.

Есептеуіш құралдар. Верньер. Штрихтік микроскоп.

Верньер. Верньердің жұмыс істеу принципі жоғары дәлдікпен бір-бірінің жалғасы болатын екі штрихтардың сәйке келуін бағалауы көздің қасиетінде негізделген. Түзу верньер жалпы ұзындығы негізгі шкаланың n-бөлінділеріне тең n бөлінді кіреді. Егер варньердің бөлу құнын Х деп белгілесе, ал негізгі шкаланың бөлу құнын онда былай жазуға болады:

Штрихтік және шкалалаық микроскоп. Микроскопта өлшейтін бөлігі ретінде штрих немесе шкала қолданылуы мүмкін. Бірінші жағдайда микроскопты штрихтік немесе бағдарлаушы-микроскоп деп атайды, екіншісінде шкалалық.

Бөлу құнының дәлдігін үлгілі миллиметрлік шкала немесе кез келген бір нақты шкала ретінде ұсынатын микрометр объектінің көмегімен анықтауға болады. Микроскоппен өлшегендегі шеткі мәндері – 0,015-6 мм, габариттік өлшемдер 134х67х34 мм, масса – 0,29 кг. Микроскоп аспаптардың шкалалардың штрихтарының арсындағы қашықтықтарды өлшеуге арналған.

Бұрандалы микрометрмен микроскоп. Микроскоптың бұрандалы микрометрі биіктормен каретканың орнын алмастыратын дәлді микрометрлік бұрандадан 7 тұрады. Каретканың сызықтық орын ауыстыруын (жылжуын) 60 және 100 бөліндісі бар шкалалаы барабан 8 арқылы анықтайды. Барабанның толық айналым санын есКөру үшін гребенка 4 немесе диафрагмада 3 орналасқан арнайы шкала қосылады.

Оптикалық микрометр. Оптикалық микрометрлер, ең болғанда, бір жылжымалы оптикалық бөлігі және онымен байланысқан есептеулерге арналған шкаласы бар дәл есептеуіш құрылғы болып табылады.

Геодезиялық құралдарда бір және екі сыңарлы оптикалық микрометрлер қолданылады. Олар жазық параллель табақшасы бар жіктік және линзалық болып бөлінеді. Өзінің құрылысы жағынан оптикалық микрометрлер келесідей бола алады:

Осындай микрометрді құрастырудың ең қиыны табақшалардың есептеуіш шкалада бірқалыпты көлбею механизмі болып табылады. Аса дәл теодолиттердің микрометрлерінің құрылысында табақшаның көлбеюі шкала бұрылуының бұрыштық жылдамдығы 60 есе үлкеюін қамтамасыз ететін механизммен жіргізіледі. Бұл механизм (сурет) С және С2 осьтері бойынша айналатын, әрқайсысында параллель табақшасы бар екі рычагтан тұрады. Рычагтардың ұштары а және а дискте Архимед спираль формасындағы паздарға кіреді. Полярлық координатада Архимед спиралінің теңдеуі түрінде болғандықтан дисктің О осі бойынша айналуы кезінде рычагтардың ұштары дисктің бұрылу бұрышына пропорционал пазбен ығысады.

Себебі олардың бұрылу бұрышы дисктің немесе бөліктері бар барабанның бұрылу бұрышына пропорционал болады. Қозғалмалы жартылинзалары бар микрометірлерде бір жартылинзаның екіншісіне қатысты ығысу сәуленің бағытын өзгертеді, заттың көрінісі екігі бөлінеді. Линзалық микромтрлер өзгермей параллактикалық бұрышты қос көріністі қашықтық өлшегіштерде қолданылады.

Ұсынылатын әдебиеттер

1)П.Н.Кузнецов,И.Ю.Васютинский,Х.К.Ямбаев«Геодезиялық аспаптар»

СӨЖ арналған бақылау тапсырмалары (6-3 тақырыптар) [104-120]

1. Верньер.

2. Оптикалық микрометр.

3. Лимбадағы шкалалар