Поверки и юстировки нивелиров

Под словом поверки прибора понимается комплекс работ, связанных с определением взаимного расположения осей нивелира и соответствие этого расположения геометрической схеме прибора. У нивелиров точных и технической точности различают следующие основные оси:

vv - визирная ось зрительной трубы;

uu - ось цилиндрического уровня;

zz - ось вращения нивелира;

tt - ось круглого уровня

Рис.1.19. Схема расположения геометрических осей нивелира с уровнем.

Геометрической схемой прибора предусмотрено выполнение следующих условий: 1) tt║zz; 2) uu ║ vv.

Поверку первого условия -параллельности оси круглого уровня и оси вращения нивелира выполняют в следующем порядке. Подъемными винтами приводят пузырек круглого уровня в нуль пункт. Поворачивают верхнюю часть нивелира на 180⁰ . Если пузырек остался в нуль пункте, то условие выполнено. В противном случае подъемными винтами смещают пузырек уровня на половину дуги отклонения в сторону нуль пункта, а затем исправительными винтами уровня 8 (рис.1.2) приводят его в нуль пункт.

После этого снова поворачивают верхнюю часть нивелира на 180⁰ и, при необходимости, снова выполняют юстировку. В зависимости от величины отклонения пузырька уровня от нуль пункта приходится делать несколько таких приближений.

Так как круглый уровень у нивелиров с цилиндрическим уровнем является вспомогательным устройством, то добиваться идеального выполнения условия нет необходимости. Считается, что если пузырек не выходит за пределы дуги большой окружности, то условие выполнено.

Второе геометрическое условие называется главным. Это вызвано тем, что если условие параллельности оси цилиндрического уровня и визирной оси зрительной трубы не выполняется, то после приведения оси цилиндрического уровня в горизонтальное положение (пузырек уровня в нуль - пункте) визирная ось зрительной трубы не будет горизонтальна, а следовательно будет нарушен принцип геометрического нивелирования. Тем самым отсчет по рейке b будет содержать погрешность ∆b, величина которой зависит от угла не параллельности осей и от расстояния от нивелира до рейки.

Рис.1.20. Связь между не параллельностью визирной оси и осью уровня и погрешностью в отсчете по рейке.

На рисунке видно, что эта связь носит линейный характер и может быть записана в виде

∆b = (b-bo) = τ″d/ρ″, (1.13)

где τ″ -угол между визирной осью и осью цилиндрического уровня,

ρ″ - число секунд в радиане (206265),

d – расстояние от нивелира до рейки в мм.

При нивелировании способом вперед и вычислении превышения

h = i – b, погрешность ∆b =b – b₀ полностью войдет в измеренное превышение. Если нивелирование выполнять способом из середины, то погрешность в отсчетах по рейкам в точках А и В (рис.1.14) будет равной по абсолютной величине. А учитывая, что превышение в этом случае равно разности отсчетов, погрешности сократятся. А следовательно оно будет свободным от погрешности невыполнения главного геометрического условия. Однако нивелировать из середины не всегда предоставляется возможность. Поэтому необходимо регулярно производить поверку главного геометрического условия, и обязательно производить юстировку.

Проверить, выполняется ли главное геометрическое условие нивелира, можно различными способами, но все они сводятся к двум этапам. На первом этапе находят превышение, свободное от невыполнения главного геометрического условия (эталонное превышение). На втором этапе измеряют тоже самое превышение способом вперед и сравнивают его с эталонным. Если разность превышает установленный допуск, то производят юстировку нивелира.

Способ 1. На местности выбирают линию длиной 50 -70м с небольшим перепадом высот (не более 1,5 м), концы которой закрепляют деревянными кольями или металлическими штырями. Нивелируют эту линию способом вперед с концов этого базиса (рис.1.21).

Нивелирование выполняют в следующем порядке.

Рис. 1.21. Схема поверки главного геометрического условия нивелированием вперед

Устанавливают нивелир на станции 1 таким образом, чтобы при измерении высоты нивелира рейка занимала отвесное положение. Приведя его в рабочее положение, устанавливают элевационным винтом пузырек цилиндрического уровня в нуль пункт. Снимают отсчеты по черной и красной сторонам рейки, установленной отвесно в точке В, и вычисляют пятку рейки. Если она отличается от действительной не более чем на 4мм, то отсчеты сделаны правильно. Затем измеряют высоту инструмента с помощью той же рейки, также по черной и красной сторонам рейки, а правильность измерений так же контролируют по пятке рейки.

Вычисляют превышения как разность отсчетов сначала по черным, а затем и красным сторонам реек (1.4.). Если они различаются не более чем на 4мм, то вычисляют среднее значение h₁.

Аналогичные измерения и вычислении выполняют на ст.2. В результате получают превышение h₂.

Совершенно очевидно, что если визирная ось параллельна оси цилиндрического уровня и отсутствуют другие погрешности измерения, то h₁ = -h₂. Однако погрешности измерения превышений h₁ и h₂, даже если выполняется главное геометрическое условие,не позволяют добиться выполнения этого равенства. Считается, что если ∆h =│h₁│– │h₂│ ≤ 4mm, то условие параллельности визирного луча и оси цилиндрического уровня выполняется. Эта величина нашла отражение в учебной, справочной и нормативной литературе.

Но так как величина ∆h зависит от τ″ (угол не параллельности визирной оси и оси цилиндрического уровня) и расстояния d от нивелира до рейки, то во многих случаях более корректно в качестве критерия выполнения главного геометрического условия принимать не 4мм, а величину угла τ″ (угла не параллельности осей).Его можно вычислить по формуле

τ″ = ∆h*ρ″/2d. (1.14)

Если τ″≤ 10″, то считается, что визирная ось параллельна оси цилиндрического уровня, если больше, то необходимо выполнить юстировку уровня. Для этого вычисляют отсчет по рейке, свободный от не выполнения условия параллельности визирной оси и оси цилиндрического уровня как

a₀ = a_ч + τ″d /ρ″ (1.15)

и элевационным винтом устанавливают его на рейке. Исправительными винтами цилиндрического уровня совмещают концы пузырька (приводят пузырек в нуль пункт). После этого поверку повторяют и при необходимости снова юстируют. Обычно, для повышения точности определения угла не параллельности визирной оси и оси цилиндрического уровня, выполняют не мене трех приемов и только после этого принимают решение о юстировке уровня. При сходимости результатов в пределах 5″ вычисляют среднее значение угла τ, которое используют при юстировке нивелира.

Отсчет по рейке, свободный от невыполнения условия можно вычислить другим путем. Для этого вычисляют h_cр = (│h₁│+│h₂ │)\2. Несложно доказать, что h_cр не зависит от угла не параллельности визирной оси и оси цилиндрического уровня, а следовательно, его можно принять за эталонное превышение. Тогда прибавив его к высоте прибора на станции 2, получим правильный отсчет по рейке.

Элевационным винтом устанавливают вычисленный отсчет на рейке в точке А. Пузырек цилиндрического уровня уйдет из нуль пункта. Ослабив боковой исправительный винт, вертикальными исправительными винтами (один ослабляя, второй на такую же величину затягивая) возвращают пузырек уровня в нуль пункт. Затягивают ослабленный боковой винт и поверку повторяют.

Примечание. Если юстировка нивелира не возможна, то по формуле (1.15) можно вычислять отсчеты по рейке, свободные от невыполнения главного геометрического условия. Такой подход в отдельных случаях может оказаться более эффективным по сравнению с юстировкой, даже очень тщательной. Это прежде всего относится к цифровым нивелирам.

Дата добавления: 2015-11-04