6.2 Дослiдження рiвнiв

Дослiдження рiвнiв полягають в основному у визначеннi їх цiни дiлення. Для цього використовують в основному два методи:

1) за допомогою екзаменатора;

2) методом Комстока.

Екзаменатор представляє собою станину, на якiй прикрiплений високоточний рiвень. Станину за допомогою пiдiймальних гвинтiв можна нахиляти в обидва боки. Дослiджуваний рiвень прикрiплюють до станини. Нахиляючи станину визначають цей нахил за допомогою екзаменатора i дослiджуваним рiвнем. Таким чином, можна знайти цiну дiлення рiвня.

Визначення цiни дiлення рiвня методом Комстока. Цей метод використовують для приладiв, що мають оцифрований горизонтальний круг. До початку дослiджень треба дуже точно виправити настановний рiвень. Порядок дослiджень полягає у виконаннi таких дiй:

1) встановлюють прилад таким чином, щоб один з пiдiймальних гвинтiв був у створi з вибраною точкою;

2) приводять прилад у робоче положення i визначають вертикальний кут на вибрану марку;

3) змiнюють вiдлiк на вертикальному крузi на 1 ;

4) за допомогою пiдiймального гвинта добиваються сумiщення перехрестя сiтки ниток з вибраною маркою;

5) повертаючи верхню частину приладу спочатку влiво, а потiм вправо, визначають такi установки, при яких бульбашка рiвня буде займати крайнє положення;

6) визначивши вiдлiки на горизонтальному крузi при описаних поворотах приладу, знаходять рiзницю вiдлiкiв i дiлять її на чотири iнтервали;

7) повертаючи прилад беруть вiдлiки на рiвню на рiзних iнтервалах.

Таким чином, виконують один пiвприйом.

8) для виконання другого пiвприйому повертають прилад на 180° i виконують аналогiчнi дiї;

9) знаходять середнє змiщення бульбашки мiж iнтервалами в першому та другому пiвприйомах, а також загальне середнє значення;

10) величину пiвдiлення рiвня визначають за формулою:

, (6.1)

де τ – ціна ділення рівня в секундах;

ΔА – величина інтервалу у мінутах;

І° - нахил зорової труби в градусах;

nсер – середнє зміщення бульбашки у півділеннях рівня.

6.3 Електронні рівні

Взяття вiдлiку на рiдинному рiвнi має певнi обмеження за точнiстю, тому для високоточних вимiрювань і автоматизацiї вимiрiв використовують електроннi рiвнi. Наведемо схему, одного з таких рiвнiв.

Рисунок 6.1 – Схема електронного рівня

Мiж двома катушками з iндуктивнiстю L1 i L2 розмiщують вiльно пiдвiшений стержень з вантажем. При нахилi опорної пластини стержень нахиляється i вiдповiдно змiнюється вiддаль мiж стержнем та катушками. Це, в свою чергу, призводить до змiни iндуктивностi катушок, якi пiдключенi до мостової схеми. Одержану змiну фіксують на шкаловому або цифровому табло у кутовiй мiрi. Точнiсть вимiрювання кутiв нахилу за допомогою електронних рiвнiв становить 0,1″ – 0,2″. У зв'язку з цим дуже високi вимоги представляють до якостi шлiфування нижньої опорної частини рiвня.

6.4 Компенсатори нахилу

У геодезичних приладах використовують три типи компенсаторiв:

1) рiдиннi;

2) механiчнi;

3) оптико-механiчнi.

Рiдиннi компенсатори базуються на властивостi рiдини займати горизонтальне положення. Вибравши за рiдину, наприклад, ртуть, можна регулювати хiд променiв у оптичних системах.

Суть механiчних компенсаторiв полягає в тому, що використовують властивiсть тiл, які вільно висять, займати вертикальне положення. Використовуючи це, в деяких нiвелiрах добиваються перемiщення сiтки ниток у вiдповiдностi до нахилу для приведення вiзирної осi в горизонтальне положення.

У сучасних геодезичних приладах в основному використовують оптико-механiчнi компенсатори:

1) лiнзовi;

2) дзеркальнi;

3) призменнi.

Назви груп компенсаторiв встановлюють залежно вiд того, якi є оптичнi елементи.

Найбiльш досконалими є призменнi компенсатори. Покажемо схематично хiд променiв у приладах з призменним компенсатором.

У цiй системi пентапризму використовують для змiни напрямкiв променiв на 90°, а вiльно пiдвiшену призму використовують для компенсацiї незначних нахилiв приладу. Така система дозволяє виготовляти нiвелiри у виглядi вертикальних колон (рис. 6.2).

Рисунок 6.2 – Призменний компенсатор

Помилки нiвелiрiв з компенсаторами дiлять на такi основнi види:

1) помилки, обумовленi нахилом вертикальної осi приладу. Цi помилки особливо вiдчутнi, якщо неправильно виправлений настановний рiвень;

2) при рiзних вiддалях до рейок виникає необхiднiсть у перефокусуваннi зорової труби, а оскiльки, у рiвняннi компенсатора одним з елементiв є фокусна вiддаль, то це приводить до змiни положення вiзирної осi. Цю помилку зменшують за допомогою спецiальних оптичних систем. Такi прилади також потребують додаткових дослiджень;

3) помилки, обумовленi неточнiстю виготовлення оптичних елементiв та їх конструюванням.

До нiвелiрiв з компенсаторами ставлять такi вимоги:

1) кожен тип нiвелiра повинен мати встановлений дiапазон дiї компенсатора;

2) для нiвелiрiв типу Н-3К середня квадратична помилка встановлення вiзирної осi в горизонтальне положення не повинна перевищувати 0,5″;

3) систематична помилка на одну мiнуту нахилу вертикального круга не повинна перевищувати для Н-3К - 0,3″;

4) час затухань коливань не повинен перевищувати 2 сек.

Вiдповiдно до цих вимог виконують дослiдження нiвелiрiв з компенсаторами.

Для визначення середньої квадратичної помилки встановлення вiзирного променя в горизонтальне положення та визначення систематичної помилки при нахилi на 1′ виконують такi дiї:

а) визначають перевищення мiж двома точками при вiддалях до рейок 5, 25, 50, 75 метрiв. При цьому перевищення визначають при рiзних положеннях бульбашки рiвня: на серединi, ближче до об'єктива, ближче до окуляра, ближче до зорової труби, якнайдалi вiд зорової труби;

б) маючи вiдлiки на рейцi визначають перевищення, на основi яких визначають шуканi параметри.

Для визначення часу затухань коливань виконують такi дiї:

а) приводять нiвелiр у робоче положення;

б) наводять зорову трубу на рейку;

в) легенько вдаряють по нiвелiру i вмикають секундомiр;

г) дивлячись на рейку, визначають момент зупинки коливань i знову легенько вдаряємо по нiвелiру;

д) аналогiчнi дiї виконуємо 10 разiв i фiксуємо в кiнцi час за секундомiром;

е) одержаний час дiлять на 10 i отримують перiод затухань коливань, який має бути не меншим 2 секунд.

Контрольні запитання

1. Які рівні використовують в геодезії?

2. Класифікація рівнів за точністю.

3. Що собою представляє циліндричний рівень?

4. Який рівень називають реверсійним?

5. Яка основна вимога до заповнюючої рідини рівня?

6. В якому випадку використовують рівні з компенсаційною камерою?

7. Чим визначається точність рівня?

8. Як оцифровується шкала на рівнях?

9. Що таке нуль-пункт?

10. Які є методи визначення ціни ділення рівнів?

11. Суть методу за допомогою екзаменатора.

12. Суть методу Комстока.

13. Принцип дії електронного рівня.

14. Які є типи компенсаторів?

15. Суть рідинних і механiчних компенсаторів.

16. Хiд променiв у приладах з призменним компенсатором.

17. Які помилки нівелірів з компенсаторами?

18. Які вимоги ставлять до нівелірів з компенсаторами?

19. Які дослідження нівелірів з компенсаторами виконують?