4.6. Взаємна компенсація помилок юстування

Отримані вище формули дозволяють обчислити сумарну похибку вимірюван-ня кутів між точками на місцевості.

Нехай вимірюється кут між двома точками з кутовими координатами , і₁ та , при умові, що теодоліт має всі три помилки юстування.. Тоді сумарна похиб-ка вимірювання кутів запишеться у вигляді:

(4.23)

та . (4.24)

Ці похибки і не повинні перевищувати встановлених допусків, ве-личини яких визначають точність приладу. Наприклад, сумарна похибка технічного теодоліта ТТ-30 не повинна перевищувати 30″.

Дуже важливим є питання про можливість взаємної компенсації помилок юс-тування. З формули (4.23) видно, що третя помилка – від нахилу т вертикальна осі обертання – не може бути скомпенсована ні першою , ні другою помилкою , так як величина залежить не тільки від кута місця, але також і від гори-зонтального кута; крім того, нахил вертикальної осі дає помилку першого порядку при вимірюванні і вертикальних кутів, тоді як ні колімаційна похибка, ні нахил горизонтальної осі такої похибки не викликають.

Можна показати, що перша і друга помилки взаємно теж не компенсують-ся.

З вищесказаного можна зробити наступні висновки:

1) помилки юстування теодоліта , , взаємно не компенсуються і пови-нні усуватися кожна окремо якщо їх величини перебільшують допустимі значення;

2) найбільш небезпечною помилкою являється нахил вертикальної осі т, так як вона викликає похибки першого порядку при вимірюванні як горизонтальних, так і вертикальних кутів;

3) помилки юстування – колімаційна k і нахил горизонтальної осі l – викликають похибки лише при вимірюванні горизонтальних кутів між різновисокими точками.

5. Опис лабораторної установки, теодоліта тб-1

Теодоліт ТБ-1 (рис. 5.1) має циліндричну неповторюючу систему вертикаль-них осей, скляні вертикальні і горизонтальні лімби, оптичний мікрометр з розсувни-ми клинами та оптичний висок або центрир.

Наявність оптичного мікрометра а також схеми двостороннього зняття відлі-ків з лімбів, яка виключає вплив ексцентриситету останніх, дає можливість вимірю-вати як вертикальні, так і горизонтальні кути з великою точністю, середньоквадра-тична похибка – 3,5″.

Зорова труба, 29 являє собою телескопічну систему з видимим збільшенням 25,6 ^Х. Вона має можливість обома кінцями переводитись через зеніт. Фокусують трубу на близько розміщені предмети обертанням кремальєри 1З, при цьому пере-

11

12

13*

14

15

16

13

17

18

19

21

20

8

10

9

7

6

5

4

3

2

15

Рис. 5.1, а

28

33

31

32

30

29

26

27

25

24

23

22

35

34

36

37

Рис. 5.1, б

міщується вздовж оптичної осі зорової труби лінза 38 (рис. 5.2). Окуляр 15 (рис. 5.1) встановлюють по оку обертанням діоптрійного кільця 14 до появи чіткого зобра-ження ниток сітки. Для більшої точності наведення нижній та один боковий штрихи її перехрестя виконані подвійними. На сітці є також дві пари штрихів, розміщених взаємно перпендикулярно. Їм відповідає коефіцієнт далекоміра 100. При недостат-ньому природному освітленні проводиться підсвітка сітки. Світло від електролам-почки йде через ілюмінатор 8 (рис. 5.2), попадає на білий матовий екранчик 10 і далі – на сітку. Включають і виключають освітлення сітки поворотом барабанчика 32 (рис. 5.1). Біла лінія на барабанчику вказує на положення, яке займає екранчик все-редині труби. Для грубого наведення труби на ціль служать коліматорні візири: ві-зирна прорізь 12 або 33 та мушка 31. На кінці труби є сонячна бленда 28, яка обе-рігає об’єктив від попадання на нього прямих сонячних променів, що покращує кон-траст зображення спостережуваного об’єкта.

Зорова труба закріплена в горизонтальній осі 30. Наведення труби на ціль здійснюється обертанням труби навколо горизонтальної осі і U-подібної колонки 34 теодоліта навколо вертикальної осі. При відпущених гвинтах 24 і 27 зорову трубу наводять вручну на ціль за допомогою коліматорних візирів, при закріплених гвин-тах проводять точне суміщення зображення цілі з перехрестям ниток сітки наводя-чими гвинтами 17 і 20.

Зміну ділянок лімба (наприклад, для встановлення відліку “нуль” або довіль-ного іншого наперед заданого відліку для напрямку, в якому направлена в даний момент зорова труба) здійснюють обертанням рукоятки 6, з’єднаної з лімбом за до-помогою роз’єднувального зубчатого зчеплення. Зчеплення включається при натис-куванні на рукоятку 6 вздовж осі ЇЇ обертання, при цьому відводиться запобіжна со-бачка 7, яка захищає лімб від випадкового зміщення.

Горизонтальні і вертикальні лімби розділені через 20′ та оцифровані через 1°. Горизонтальний круг має подвійні (бісекторні) штрихи, вертикальний – одинарні. Зображення штрихів горизонтального і вертикального лімбів передаються за допо-могою різних мікроскопів, але розглядаються через один окуляр 16 відрахункового мікроскопа. Зображення вертикального лімба відтінене фільтром зеленого кольору.

Розглянемо хід променів у мікроскопі горизонтального лімба (рис. 5.3). Денне світло або світло від електролампи) падає на дзеркало 5, відбивається від нього, і, проходячи крізь захисне скло 4, попадає на приму 3, яка направляє одну частину пучка світла на призму 2, іншу – на призму 18. Призма 18 направляє пучок світла на горизонтальний лімб 19. Освітивши поділки горизонтального лімба, пучок попадає в призму 17, відбивається нею в напрямку, паралельному площині лімба і через об’єктиви 20 і 21 попадає в призму 24, яка відбиває його на діаметрально протилеж-ну частину горизонтального лімба. Поблизу штрихів у площині поділок цієї частини лімба одержується зображення штрихів діаметрально протилежної частини. Подаль-ший шлях двох пучків променів (від двох діаметрально протилежних частин лімба) направлений вниз до призми 22. Ця призма направляє пучки в лінзи 23 і 25 об’єкти-ва відрахункового мікроскопа, потім кожний пучок проходить через свій оптичний клин 29 або 30. І далі – через відповідний клин 34 або 33 оптичного мікрометра.

П

Рис. 5.3

ринцип дії оптичного мікрометра (рис. 5.3) полягає в наступному. За хо-дом пучків променів розміщені дві пари оптичних клинів 30, 33 і 29, 34. Одна пара клинів розміщена на шляху про-менів, що несуть пряме зобра-ження штрихів однієї сторони лі-мба, друга – на шляху променів, що несуть перевернуте зображен-ня штрихів діаметрально-проти-лежної сторони. Клини 30 і 29 – нерухомі. При рухові клинів 33 і 34 за ходом променів, зображен-ня діаметрально-протилежних ді-лянок лімба будуть зміщуватись в напрямку, перпендикулярному руху. Таким чином, переміщую-чи клини, можна звести або роз-вести зображення діаметрально-протилежних штрихів лімба. З клинами 33 і 34 жорстко з’єднана шкала 37 хвилин і секунд оптич-ного мікрометра.

Після проходження через кли-ни оптичного мікрометра пучки променів, проходячи через призму 35 (рис. 5.2), діафрагму 36 і пента-призму, попа-дають в окуляр 28 вимірювального мікроскопа, На скляній діафрагмі 36 (рис. 5.2 і 5.3) нанесені нерухомі індекси “а” і “б”, відносно яких знімаються відліки.

Тепер розглянемо хід променів в мікроскопі вертикального лімба. Призмою 2 (рис. 5.2) здійснюється підсвітка лімба. Освітивши штрихи вертикального лімба 12, пучок променів попадає на призму 6, відбивається нею в напрямку, паралельному площині цього лімба, проходить через об’єктиви 7 і 9, потім попадає на призму 11, якою відбивається на діаметрально протилежну частину вертикального лімба. Поб-лизу штрихів, в площині поділок цієї частини лімба, утворюється зображення штри-хів його діаметрально протилежної частини. Далі обидва пучки променів від кожної з діаметрально протилежних частин лімба попадають на призму 13. Відбиваючись в призмах 13, 16 і проходячи через лінзи 14, 15 і 26 об’єктива вертикального мікрос-копа, пучки променів попадають на призму 27, що переключає зображення лімбів, а звідси – на клини 29 або 30. Подальший хід пучків променів, що йдуть від штрихів вертикального лімба, аналогічний ходу променів від горизонтального лімба.

Коли барабан перемикача лімбів 26 (рис. 5.1) повернути так, щоб в його про-різі з’явилась буква “В”, то призма 27 (рис. 5.2) знаходитиметься в системі мікрос-копа вертикального лімба, зображення якого видно в окулярі мікроскопа. В цьому положенні призми 27 промені від горизонтального лімба не попадають в поле зору мікроскопа. Коли ж, при повороті барабана перемикача, в його прорізі заявиться бу-ква “Г”, призма 27 пересувається і в мікроскоп попадає зображення горизонтального лімба.

В

полі зору мікроскопу є два вікна (рис. 5.4). В лівому віконці зверху видно пряме зображення лімбу, а знизу – перевернуте, яке відрізняється від верхнього на 180°. Штрихи горизонтального лімбу нанесені под-війними, а вертикального – одинарними, причому зображення останнього забарвлене в зелений колір. Вгорі є нерухомий індекс, за яким можна зробити грубі відліки. В правому віконці видно поділки шкали мікрометра і нерухомий горизонтальний штрих.

Щ

Рис. 5.4

об провести точний відлік за лімбом потрібно: поворотом і нахилом дзеркала 1 (рис. 5.1) досягти оптимального освітлення поля зору; обер-танням діоптрійного кільця 16 встановити окуляр мікроскопа по оку. Повернути барабан 25 оптич-ного мікрометра так, щоб верхні і нижні поділки лімба у лівому віконці точно співпадали. Спочатку проводиться відлік числа градусів за верхнім зображенням лімба (рис. 5.4, ліве віконце, верхня шкала), воно знаходиться зліва від нерухомого індексу або безпосередньо над ним. Потім відрахо-вується число десятків хвилин, рівне числу інтервалів, обмежених верхнім штри-хом, який відповідає відрахованому числу градусів і нижнім штрихом, розміщеним на діаметрально протилежній частині лімба (нижня шкала у лівому віконці), що відрізняється від верхнього на 180°. Число одиниць хвилин відраховується у право-му віконці за лівим рядом чисел. Десятки секунд – за правим рядом чисел. Число одиниць секунд дорівнює числу поділок, обмежених між відліком десятків секунд і нерухомим горизонтальним штрихом. Наприклад, положення вказане на рис. 5.4, відповідає відлгку 0°15′57″. Відлік кутів за горизонтальним і вертикальним лімбами проводиться однаково, але необхідно пам’ятати, що перед відліком за вертикальним лімбом необхідно привести бульбашку рівня 3 (рис. 5.1) вертикального лімба на се-редину за допомогою обертання маховичка 5 з написом “У” на його головці. Зобра-ження бульбашки рівня спостерігають в полі зору біпризми-лупи 2. Оправу з біпри-змою-лупою повертають в положення, зручне для спостереження. Маховичок 5 по-вертають до тих пір, поки зображення протилежних кінців бульбашки рівня суміс-тяться.

На колонці 34 теодоліта, яка ще інколи називається алідадою, крім вертикаль-ного рівня є ще один круглий 35 і один циліндричний 19 рівні. Круглий рівень 35 служить для грубого приведення головної осі теодоліта у вертикальне положення. Для його юстування є три регулювальні гвинти 36. Циліндричний рівень служить для точного приведення головної осі теодоліта у вертикальне положення. Його юс-тування проводиться за допомогою двох юстувальних гвинтів 18, які знаходяться бі-ля правого боку рівня.

Трубчата орієнтир-бусоль 11 кріпиться до правої колонки алідади гвинтом 23 і служить для орієнтації теодоліта за магнітним азимутом. Щоб магнітна стрілка бу-солі прийшла в дію, потрібно натиснути і повернути головку аретира 22. При робо-ті з бусоллю потрібно зорову трубу тримати в положенні, при якому вертикальний лімб знаходиться зліва. В момент, коли смужки просвітів на кінцях магнітної стріл-ки сумістяться, вісь труби співпадає з площиною магнітного меридіана.

Для швидкого і точного центрування теодоліта над необхідною точкою на місцевості використовується оптичний висок. При цьому окуляр 8 оптичного вис-ка встановлюється по оку обертанням діоптрійного кільця 9 до отримання чіткого зображення перехрестя сітки, а обертанням кремальєри 10, переміщуючи повздов-жно одну з лінз об’єктива оптичного виска, фокусують на точку місцевості.