6.5. Лімби теодолітів. Відлікові устаткування

У теодоліті типу ТТ-2"/6" лімби виготовлено з бронзи. Поділки нане­сено на срібному кільці, вправленому в брон-зовий диск. Для сучас­них оптичних теодолітів лімби виготовляють з високоякісного скла. Поділки нарізують автоматичною ділильною машиною з точністю до одного мікрона. Поділки, видимі через скло, одержують у вигляді чор­них штрихів на блискучому срібному фоні. При цьому центр лімба по­винен збігатися з центром круга поділок. Поділки збільшуються за годинниковою стрілкою.

У теодоліті ТТ-2"/6" на горизонтальному крузі 1° поділено на 12 рів­них частин, тобто одна найменша поділка лімба - 5'. На вер­тикальному секторі найменша поділка дорівнює 10'. У теодоліті Т-02 найменша поділка горизонтального круга - 4', вертикального - 8'.

Для відлічування часток поділок горизонтального круга ТТ-2"/6" служить мікроскоп-мікрометр. У теодоліті їх два; розміщені вони на алідаді через 180°.

Мікроскоп-мікрометр складається з трубки мікроскопа зі збіль­шенням 49^х і мікрометра, який має таке саме устаткування, як і оку­лярні мікрометри зорових труб. Барабан мікрометра має 60 поділок і робить приблизно 2,5 оберту, щоб виміряти одну найменшу поділку лімба.

Позначимо через найменшу поділку барабана мікро-метра; і -поділку лімба; п₀ - кількість поділок барабана мікрометра, необхідна для наближеного вимірювання однієї поділки лімба. Легко визначити ціну найменшої поділки барабана мікроскоп-мікрометра:

(6.13)

Через те що гвинтовий мікрометр недосконалий і мікро-скоп установлено на ньому неточно, число поділок барабана, задумане ме­ханіком при виготовленні мікрометра буде не п₀, а іншим. Позначимо справжнє число поділок барабана, необхідне для точ­ного вимірювання однієї поділки лімба, через п. Невелику різницю п₀-п=r прийнято називати реном мікроскоп-мікрометра. Рен на­ближено визначають так. Наводять бісектор ниток мікрометра на лівий (щодо нуль-пункту гребінки) і правий штрихи лімба і беруть від­ліки по мікрометру. Нехай відлік по лівому штриху становить a поді­лок барабана. Якщо мікроскоп-мікрометр був абсолютно точним, тоб­то п=n₀, то відлік по правому штриху лімба також дорівнював би а поділок барабана. Насправді ж відлік по правому штриху буде а + r, і його можна взяти точно. Позначимо його через b поділок бара­бана. Звідси одержуємо формулу для визначення рена мікроскоп-мікрометра:

а+r=b; r =b- а. (6.14)

При кутових вимірюваннях рен визначають у лабора-торних умовах за відповідною програмою, поданою в інструкціях з тріангуляції.

Розглянемо, як здійснюються вимірювання за допомогою мікро­скоп-мікрометра, і одержимо формулу для поправок.

На рис. 6.11 схематично показано лівий і правий штрихи лімба N₁ i N₂ нуль-пункт гребінки (найбільший виріз) 0. Використовуючи лівий штрих лімба, запишемо необхідний відлік:

(6.15)

Знайдемо відрізок х. Для цього напишемо очевидні рівності;

(6.16)

Після множення рівностей другого рядка на одержуємо рівність третього рядка. Виходить, що х = n₀ - b, де b – відлік за барабаном при наведенні бісектора на правий штрих лімба; а - відлік за барабаном мікрометра при наведенні бісектора на лівий штрих лімба. Використовуючи х, напишемо друге значення необхідного відліку за лімбом:

( 6.17)

Середнє арифметичне з цих двох від­ліків дасть опти-мальний відлік:

Дійсна ціна найменшої поділки барабана мікрометра за визначен­ням становить:

(6.18)

Враховуючи , одержимо:

(6.19)

Рис.6.11. Схема поля зору мікроскопа

Отже, відлік за лімбом складається з відліку по лівому штри­ху N₁, який знімають безпосередньо з лімба, та середнього арифме­тичного зі значень а і b, які беруть за барабаном мікрометра (для цього бісектор наводять на лівий і правий штрихи лімба). Третя складова формули являє собою поправку на рен мікроскоп-мікрометра.

У мікроскоп-мікрометрі ТТ-2"/6" є не один, а два бісектори ниток для відлічування лівого і правого штрихів лімба. Завдяки цьому про­цес зняття відліків за барабаном мікрометра прискорюється (бо швид­ше бісектори наводяться на штрихи), але це нічого не змінює в оброб­ці результатів вимірювань. Рен при цьому звичайно визначають за формулою

(6.20)

де - різниця у відстані між двома бісекторами від її номінального значення.

Справді, якщо відлік, знятий по лівому бісектору, становить а поділок барабана, то по правому бісектору він буде ; це повинно дорівнювати відліку b, який знімають безпосередньо з барабана. Вели­чину визначають за певною програмою, навівши на один і той самий штрих лімба спочатку правий бісектор, а потім лівий. Різниця між ци­ми відліками наближено складає

Рис.6.13. Поле зору

шкалового мікроскопa

Рис.6.12. Пластинка і клин

Шкаловий мікроскоп. Для відлічування часток поділок вертикаль­ного сектора ТТ 2"/6" служить шкаловий мікроскоп зі збільшенням 49^x . У полі зору трубки мікроскопа вміщено шкалу, на яку нанесено 10 поділок (рис. 6.13). Лінійний розмір шкали збігається з однією поділкою вертикального сектора, яка сдорівнює 10'; Ціна поділки шкали дорівнює 1'. Відліки беруть з урахуванням десятої частки поділки, тобто 6''

Оптичні мікрометри. В оптичних теодолітах частки поділок гори­зонтального і вертикального кругів відлічують за допомогою оптичних мікрометрів. У цих мікрометрах застосовують плоскопаралельну пластину або оптичний клин. Вимірювальні властивості пластинки і клина показано на рис. 6.12. Плоскопаралельна пластинка і клин змі­щують. паралельно промінь світла на величину Δ. Обертаючи плас­тинку на кут δ, можна визначити величину Δ. Переміщуючи так само клин з першого положення I у друге положення II на відрізок а, можна визначити Δ. У формулах, відомих з фізики, n - показник переломлен­ня скла, р - число секунд у радіані.

Рис.6.14. Оптична схема ОТ-02

Реалізацію властивостей плоскопаралельної пластинки і оптичного клина здійснено досить складно. На рис. 6.14. схематично показано, як за допомогою оптичного мікрометра з двома плоскопаралельними пластинками можна брати відліки по горизонтальному і вертикаль­ному кругах у теодоліті ОТ-02. Тут позначено: 2,4 - горизонтальний і вертикальний круги теодоліта; 1, 3 - оптична система, яка дає змогу спостерігати дві діаметрально протилежні частини лімбів; 5 - рухома призма, що дозволяє перейти від відліків за горизонтальним лімбом до відліків за вертикальним лімбом; 6 - дві плоскопаралельні плас­тинки, за допомогою яких приводять до збігу в полі зору мікро­скопа поділки лімба, розміщені на його протилежних боках. Обидві пластинки спеціальним гвинтом повертають у різні боки. Обертання пластинок приводить до обертання барабана 8 навколо осі 9; на ньо­му нанесено шкалу поділок у секундах (цю шкалу видно в полі зору мікроскопа нижче зображення лімба). По цій шкалі відлічують секунди. Трубка мікроскопа оптичного мікрометра розміщена поряд із зоровою трубою. П'ятикутна призма 7 і пластинка 10, що прилягає до неї, слу­жать для того, щоб приводити до збігу (не перекриваючи зоб­ражень) обох країв діаметра лімба, які видно в мікроскопі під час від­ліків. Обидва зображення виходять перевернутими одне відносно дру­гого і розміщені по обидва боки дуже тонкої темної лінії.

Барабан 8 робить тільки один оберт і може вимірювати половину найменшої поділки лімба. Кількість поділок на барабані n₀ – 600. Ціна найменшої поділки наближено така:

(6.21) Тут також має місце рен оптичного мікрометра, тобто п₀ - п = r . Справжня ціна найменшої поділки барабана така:

(6.22)

Нехай відлік за барабаном с поділок барабана. Відлік у секундах буде

(6.23)

д е - поправка на рен оптичного мікрометра, що дорівнює в секундах

(6.24)

або в поділках барабана

(6.25)

Рен оптичного мікрометра наближено визначають так. На шкалі встановлюють відлік, близький до нуля, і за допомогою гвинта мікрометра приблизно суміщують протилежні штрихи А і А + 180° верхньо­го й нижнього зображень кругів. Потім по барабану мікрометра зні­мають відліки при трьох точних суміщеннях штрихів:

а - при суміщенні штрихів А і А + 180°;

b - при суміщенні штрихів А - і і А + 180°;

с - при суміщенні штрихів А і А + 180 - і .

Рени верхнього й нижнього зображень, виражені в секундах, будуть:

( 6.26)

а рен оптичного мікрометра

(6.27)

Методику точного визначення рена подано в інструкції з тріангуляції.

Рени верхнього й нижнього зображень потрібно визначити тому, що промені від діаметрально протилежних частин лімба досягають мік­рометра різними шляхами. У зв'язку з цим можуть відрізнятися і зна­чення ренів. Величини r i не повинні перевищувати 0,5 -1". При більших треба від'юстирувати оптичну відлічувальну си­стему.

Клиновий мікрометр має дві пари клинів: одна пара рухома, а дру­га - ні; крім того, у кожній парі основи клинів спрямовані в протилеж­ні боки. Клини попарно сполучені між собою. Нерухомі клини відхи­ляють промені до напрямку, паралельного початковому. Вимірювання зводиться до суміщення зображень штрихів. Клиновий мікрометр простіший, ніж мікрометр з плоскопаралельною пластинкою, проте це також складне оптичне устаткування.