5.4. Теория отсчитывания по кругу оптического теодолита

При измерении углов с помощью оптических теодолитов используется принцип совмещенного отсчета. Рассмотрим этот принцип.

Известно, что с целью исключения влияния эксцентриситета отсчеты производят по диаметрально противоположным штрихам лимба и из них выводят среднее. Изобразим это на лимбе (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Схема отсчета по лимбу с помощью двух отсчетных приспособлений.

А и В – индексы двух отсчетных приспособлений, установленных на противоположных краях лимба. Обозначим за а и b - младшие штрихи, т.е. ближайшие к отсчетным индексам А и В штрихи лимба. Отсчет М, свободный от эксцентриситета, будет равен

(5.1)

В оптических теодолитах отсчетное устройство сделано таким образом, что в поле зрения отсчетного микроскопа видны изображения диаметрально противоположных краев лимба (рис. 5.6).

Рис. 5.6. Схема совмещенного отсчета по лимбу оптического теодолита в поле

зрения отсчетного микроскопа ( j –неподвижный индекс)

Производство отсчетов по лимбу оптического теодолита сводится к измерению расстояния ab между изображениями диаметрально противоположных штрихов а и b и вычислению окончательного отсчета по формуле

(5.2)

Отрезок ab/2 в оптическом теодолите определяется по оптическому микрометру. Для его определения с помощью барабана оптического микрометра совмещают штрихи а и b и берут отсчет с по оптическому микрометру.

(5.3)

где с – отсчет по оптическому микрометру, - цена деления оптического микрометра.

Отсчет а в формуле (5.2) можно оценить с помощью неподвижного индекса j, совпадающего с точностью до влияния эксцентриситета с линией АВ. Следовательно, формула для отсчета М будет выглядеть следующим образом:

(5.4)

где i – цена деления лимба;

- целое число делений лимба от ближайшего младшего градуса до неподвижного индекса.

Однако на практике отсчет в минутах удобнее и надежнее выполнять не по неподвижному индексу, а по числу n целых делений между ближайшими противоположными градусами, т.е. N° и N°+180°.

Тогда формула (5.4) в удобном для практического пользования виде запишется как

(5.5)

где n – число делений между ближайшим левым от неподвижного индекса градусным штрихом и отличающимся от него на 180°.

На основании формулы (5.5) запишем практическое правило для взятия отсчета по лимбу в оптических теодолитах:

В окрестности отсчетного индекса совмещают изображения диаметрально противоположных штрихов лимба и фиксируют отсчет N° первого слева от неподвижного индекса градусного штриха. Затем определяют число n целых делений между штрихами N° и N°+180°. И, наконец, берут отсчет с по шкале секунд микрометра.

В целях повышения точности отсчитывания по лимбу противоположные штрихи совмещают дважды, дважды берут отсчеты, а затем находят среднее из них.

5.5. Контрольные испытания оптических теодолитов

Все теодолиты, направляемые для измерения углов на пунктах геодезических построений, подлежат обязательным поверкам, юстировкам и исследованиям.

В задачу поверок и юстировок входят выявление отступлений от геометрических и оптико-механических требований, положенных в основу конструкции прибора, и наиболее полное устранение этих отклонений.

К числу обязательных поверок, выполняемых перед наблюдениями на каждом пункте, относятся следующие:

1. Ось накладного уровня должна находиться в одной плоскости с горизонтальной осью вращения трубы и должна быть ей параллельна.

2. Вращение алидады вокруг вертикальной оси вращения теодолита должно происходить плавно, без колебаний и заеданий.

3. Горизонтальная ось вращения трубы должна быть перпендикулярна к вертикальной оси вращения теодолита.

4. Наклоны трубы теодолита в вертикальной плоскости, осуществляемые с помощью наводящего винта трубы, не должны вызывать азимутальных смещений оси трубы в лагерах.

5. Отсчетное устройство должно быть выверено и отъюстировано.

6. Коллимационная ошибка трубы должна быть не более .

7. Нити биссектора окулярного микрометра трубы должны быть установлены вертикально.

8. Место зенита МZ или место нуля М0 вертикального круга должно быть не более . МZ или М0 вычисляют по формулам:

теодолиты ОТ-02М

МZ=КЛ+КП—;Z=КП—КЛ+; (5.6)

теодолиты серии Т2 (3Т2КП, 2Т2КП)

МZ=(КЛ+КП—)/2;Z=КЛ—MZ = MZ—КП+360; (5.7)

теодолиты Т05

М0=(КЛ+КП)/2; угол наклона=Z = КЛ— МО (5.8)

9. Подъемные и наводящие винты должны иметь плавный ход без люфта и заеданий.

В задачу исследований входит следующее:

1. Определение неустранимых отклонений инструментальных ошибок с целью введения соответствующих поправок в результаты угловых измерений, уменьшающих влияния этих отклонений.

2. Определение постоянных прибора (цены деления уровня, цены деления окулярных микрометров главной и поверительной труб и т.д.).

3. Определение ошибок делений шкал и винтов измерительных приспособлений.

4. Установление степени влияния внешних условий на работу инструмента.

Совокупность всех исследований в конечном итоге направлена на установление пригодности инструмента для производства угловых измерений данного класса точности.

Исследования выполняют по полной и неполной программам. Перечень необходимых исследований устанавливается Инструкцией. По полной программе теодолит исследуют после получения с завода или после капитального ремонта, по неполной – перед выездом на полевые работы и после их окончания.

Результаты исследований заносятся в технический паспорт теодолита, а также в технический отчет по работе того объекта, где применялся теодолит. Заключение о пригодности теодолита к работе выносится на основании результатов исследований отделом технического контроля (ОТК) производственного подразделения.

Перечень исследований высокоточного теодолита по полной программе является следующим:

а) определение цены деления уровня (накладного и при алидаде);

б) определение цены деления окулярного микрометра трубы;

в) исследование правильности хода фокусирующей линзы трубы;

г) исследование правильности работы микрометра (определение ошибок совмещения штрихов лимба, мертвого хода и рена);

д) исследование эксцентриситета алидады и лимба;

ж) правильность вращения алидады;

з) исследование ошибок диаметров лимба;

к) систематических ошибок измерения углов, связанных с люфтом подъемных винтов и смещения круга;

л) определение СКО измерения горизонтального и вертикального угла в лабораторных условиях одним приемом (по отклонениям от среднего из 12 приемов).

Исследования по неполной программе исключают пункты а, б, в, з, л.