Geodeziya_1_chastina_26-09-2011

141

7.2.3. Відлікові пристрої

Відліком по кутомірному приладу називається кутова величина дуги між нульовим штрихом лімба й індексом алідади. Штрихи лімба, між якими знаходиться індекс називаються молодшим і старшим штрихами. Для оцінки інтервалу між молодшим штрихом лімба й індексом служать відлікові пристрої.

У залежності від типу теодоліта і призначення приладів для взяття відліків по лімбу застосовуються верньєри, штрихові (мікроскопи-оцінювачі) і шкалові мікроскопи, мікроскопи-мікрометри й оптичні мікрометри. В технічних теодолітах як відлікові пристрої використовуються верньєри (в теодолітах старих конструкцій із металевими лімбами), штрихові і шкалові мікроскопи (в оптичних теодолітах). Принцип дії зазначених відлікових пристроїв ґрунтується на здатності ока з високою точністю сприймати збіг штрихів однієї шкали зі штрихами іншої, а також оцінювати десяті частки проміжку між штрихами.

Мікроскоп-оцінювач (штриховий мікроскоп) – це відліковий пристрій, в якому інтервал між молодшим штрихом і індексом оцінюється на око до десятих часток лімба (рис. 43). Зображення шкал і індекс розглядають через окуляр мікроскопа, який знаходиться поруч з окуляром зорової труби.

В теодоліті Т30 в полі зору мікроскопа-оцінювача будуються одночасно зображення шкал горизонтального і вертикального кругів із загальним індексом. Відліки беруть по одній стороні кругів із точністю до 1'.

Шкаловий мікроскоп широко використовується в сучасних технічних і точних теодолітах з одностороннім відрахуванням по лімбу. В полі зору такого мікроскопа спостерігаються зображення лімба і шкали, довжина якої дорівнює зображенню найменшої (звичайно градусної) поді-

142

лки лімба. Індексом для відліку служить штрих лімба, розташований у межах шкали (рис. 44).

Рис. 43. Поле зору відлікового мікроскопа-оцінювача теодоліта Т30. Відліки: по горизонтальному кругу − 70°04'; по вертикальному кругу − 358°48'

Рис. 44. Поле зору шкалового мікроскопа теодолітів

Відліки: а – по горизонтальному кругу 174°54,9'; по вертикальному кругу 1°05,0'; б – по горизонтальному кругу − 125°05,4', по вертикальному кругу − - 0°34,9'; в – по горизо-

нтальному кругу − 125°06,5'; по вертикальному кругу −- 0°36,6'

На рис. 44, а показано поле зору шкалового мікроскопу теодоліта Т5, який має шкали для горизонтального і вертикального кругів, кожна з яких поділена на 60 часток. Оскільки ціна поділки лімба 1°, одна поділка шкали відповідає 1'. При знятті відліку по мікроскопу десяті частки найменшої поділки шкали оцінюється на око з точністю 0,1'.

В теодолітах Т15, 2Т5 (рис. 44, б) відліки по горизонтальному кругу здійснюються аналогічно. Шкала вертикаль-

143

ного круга має два рядка цифр зі знаком «+» і «−». По нижньому рядку зі знаком «−» беруть відліки у випадках, якщо в межах шкали знаходиться штрих вертикального круга з тим же знаком.

Утеодоліта 2Т30 ціна поділки шкал відлікового мікроскопа (рис. 44, в) дорівнюють 5', відліки по кутомірних кругах беруться з точністю 0,5'.

Увисокоточних теодолітів відліки здійснюються по оптичному мікрометру. На рис. 45 показаний загальний вид теодоліта Т1, а на рис. 46 поле зору відлікового мікроскопа цього теодоліта

Відліки

Рис. 46. Поле зору відлікового мікроскопа теодоліта Т1 До точних також належить тео-

доліт Т2 (рис. 47, 48)

Відліки

145

7.2.4. Зорові труби

Будова зорової труби. Для візування на віддалені спостережувані предмети в геодезичних приладах використовують зорові труби. Більшість із них дають обернене зображення і належать до типу астрономічних. У деяких теодолітах використовуються труби, які забезпечують пряме зображення. Перед спостереженням зорова труба повинна бути відрегульована так, щоби в полі зору труби чітко було видно зображення візирної цілі. Така установка зорової труби називається її фокусуванням. За характером фокусування розрізняють труби з зовнішнім і внутрішнім фокусуванням.

У сучасних геодезичних приладах використовують труби з внутрішнім фокусуванням, які мають постійну довжину. Конструкція таких труб забезпечує більше збільшення при менший довжині у порівнянні з трубами із зовнішнім фокусуванням, а також захищає трубу від проникання до неї пилу і вологи.

Оптична система зорової труби з внутрішнім фокусуванням (рис. 49) складається з об’єктива 1, окуляра 2, внутрішньої фокусувальної лінзи 3, яка переміщується всередині труби обертанням кремальєри 4 (кремальєрного гвинта або кільця) і сітки ниток 5.

Сумісна дія об’єктива і фокусувальної лінзи тотожна дії однієї збираної лінзи зі змінною фокусною відстанню, яка має назву телеоб’єктива. Принципово оптична схема труби з телеоб’єктивом (рис. 49, б) не відрізняється від схеми простої зорової труби (труби Кеплера) із зовнішнім фокусуванням, але має більш досконалу конструкцію.

Предмет АВ, розташований за подвійною фокусною відстанню, розглядається через об’єктив 1 (рис. 49, б). Його зображення аb, отримане за допомогою телеоб’єктива, буде дійсним, оберненим і зменшеним. Вказане зображення збільшується окуляром 2, у результаті цього ми отримаємо

146

уявне і збільшене зображення а'b' спостережуваного предмета.

Рис. 49. Зорова труба а – повздовжній розріз; б – хід променів у зоровій трубі

Зображення предмета, отримане простою зоровою трубою, супроводжується оптичними спотвореннями, основними з яких є сферична і хроматична аберації. Сферична аберація викликана тим, що промені світла (особливо ті, що падають на краї лінзи) після переломлення не перетинаються в одній точці і дають тим самим нечітке і розпливчасте зображення. Хроматична аберація полягає в тому, що промені світла після заломлення в лінзі розподіляються на складові кольору радуги і забарвлюють краї зображень. Для послаблення впливу оптичних спотворень у зорових трубах використовують діафрагми, які затримують проходження крайніх променів світла, а також складні об’єктиви й окуляри, які складаються з 2-3 лінз із більш різною кривизною і різними коефіцієнтами переломлення скла.

Сітка ниток. Встановлення зорової труби для спосте-

реження. Для візування на спостережувані цілі в зоровій трубі повинна бути постійна точка К – дійсна або уявна між паралельними лініями. Для отримання цієї точки в

147

окулярному коліні поблизу переднього фокуса окуляра розміщується металева оправа, в який встановлена скляна пластинка з нанесеною на неї сіткою ниток (рис. 50, а). Види сіток ниток, які застосовуються в сучасних теодолітах, зображені на рис. 50, б, в.

Сітка ниток являє собою систему штрихів, розташованих у площині зображення, яке передається об’єктивом зорової труби. Основні штрихи сітки використовуються для наведення труби в горизонтальної і вертикальної площинах. Подвійний вертикальний штрих називається бісектором ниток. Візування на спостережувану ціль бісектором здійснюється точніше, ніж однією ниткою. Точка перетинання основних штрихів сітки ниток називається перетинанням сітки ниток.

Уявна лінія, яка з’єднує перетинання сітки ниток і оптичний центрир об’єктива, називається візирною віссю труби, а її продовження до спостережуваної цілі – лінією візування. Лінія, яка проходить через оптичні центри об’єктива і окуляра, називається оптичною віссю труби. Зорова труба має також геометричну вісь, тобто лінію симетрії труби, яка проходить через центри поперечних перерізів циліндра труби.

Для правильної установки сітки ниток її оправа забезпечена виправними гвинтами 1: двома горизонтальними і двома вертикальними (рис. 50, а), які закриваються ковпачком. За допомогою кожної з пар виправних гвинтів сітку ниток можна переміщувати в невеликих межах в горизонтальній і вертикальній площинах, змінюючи тим самим положення візирної осі зорової труби.

При візуванні на ціль спостерігач повинен чітко бачити в полі зору труби штрихи сітки ниток і зображення спостережуваного предмета. Для виконання цієї умови повинні бути виконані дії, які складають установку зорової труби

148

для спостереження. Повна установка труби для спостереження складається з установки на око і по предмету.

Рис. 50. Сітка ниток зорової труби:

а – схема закріплення оправи сітки ниток; б – сітка теодолітів Т15, Т5, Т 30 і Т60; в – сітка теодолітів Т15М і Т30М

Установка труби на око здійснюється переміщенням діоптрійного кільця до отримання чіткої видимості штрихів сітки ниток. Вона виконується кожним спостерегачем відповідно до гостроти його зору і періодично перевіряється.

Установка труби по предмету (фокусування) для отримання чіткого зображення візирної цілі здійснюється переміщенням фокусувальної лінзи за допомогою кремальєрного гвинта або кільця. При спостереженні предметів, розташованих на різних відстанях від приладу, фокусування необхідно здійснювати кожний раз наново. Перехрестя сітки ниток не повинно сходити зі зображення спостережуваної цілі при переміщенні ока відносно окуляра. У протилежному випадку має місце явище, яке називається паралаксом сітки ниток, що виникає при недостатньо ретельному фокусуванні труби внаслідок розбіжності зображення предмета з площиною сітки ниток. Паралакс усувається невеликим поворотом кремальєри, що сприяє підвищенню точності візування.

149

Технічні показники зорових труб. Оцінка якості зорових труб здійснюється по ряду технічних показників, до основних з яких належать збільшення труби, поле зору труби і яскравість зображення.

Видимим, або кутовим, збільшенням зорової труби Г називається відношення кута β (рис. 49, б), під яким зображення розглядуваного предмета видно в трубу, до кута α, під яким предмет видно неозброєним оком, тобто

Г .

Практично збільшення зорової труби можна вважати таким, що дорівнює відношенню фокусних відстаней об’єктива і окуляра:

ГfОБ . fОК

Збільшення зорової труби можна визначити по вертикальній рейці, встановленої в 5-10 м від приладу (рис. 51, а). На рейку дивляться одночасно двома очима: одним – безпосередньо на рейку, іншим – через трубу. При цьому два видимих зображення рейки проектуються одне на одне. Потім підраховують, скільки поділок рейки, видимих неозброєним оком, проектується на одно збільшену поділку, видиму через трубу. Це число і буде збільшенням зорової труби.

Рис. 51. Схеми дослідження зорової труби за допомогою рейок Приймаючи похибку візування неозброєним оком та-

кою, що дорівнює 60″, і знаючи збільшення зорової труби

150

Г, можна знайти межову похибку візування при спостереженні в зорову трубу:

тV 60Г|| .

Для отримання більшого збільшення в зорових трубах геодезичних приладів використовують довго фокусні об’єктиви і короткофокусні окуляри. Збільшення зорових труб, які використовуються в інженерній практиці, знаходяться в межах 15-30х, а у високоточних приладах – до 40х.

Полем зору зорової труби називається конічний простір, яке видиме оком через нерухомо встановлену трубу. Воно вимірюється (рис. 51, б) кутом φ між промінями, які йдуть із оптичного центру об’єктива до країв а і b діафрагми. Величина кута поля зору труби визначається за формулою

38Г,2О ,

тобто кут поля зору обернено пропорційний збільшенню труби і не залежить від розмірів об’єктива. Ці обставини обмежують застосування в геодезичних приладах труб із більшим збільшенням, оскільки ними тяжко відшукувати візирні цілі. Тому на трубах із більшим збільшенням часто встановлюють додаткову трубу-пошукач із малим збільшенням, але більшим полем зору.

На практиці для визначення кута поля зору труби на відстані D (рис. 51, б) від об’єктива встановлюють рейку і відраховують за нею кількість поділок l, видимих у трубу між краями поля зору. Тоді

Dl; | .

Зорові труби геодезичних приладів мають кути поля зору від 30' до 2°.