Нивелиры их устройство поверки и юстировки реферат

Обновлено: 02.07.2024

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

Нивелир это сложный оптический прибор. В соответствии с ГОСТ 10528 . "Нивелиры. Общие технические условия", в основу классификации нивелиров положены два основных признака: точность измерений и конструктивное исполнение. По точности нивелиры разделяются на три типа:

Цифра в обозначении нивелира указывает на допустимую среднюю квадратическую погрешность измерения превышения на 1 км двойного нивелирного хода, по конструктивному исполнению нивелиры разделяются на нивелиры с уровнем при зрительной трубе и нивелиры с компенсатором. В обозначении нивелира после цифры добавляется буква К, например Н-ЗК - нивелир точный с компенсатором. В нашей стране нивелиры Н-3 и Н-10 выпускаются как с уровнем, так и с компенсатором.

Нивелир Н-3 относится к точным нивелирам с уровнем при зрительной трубе. Он предназначен для нивелирования III и IV классов и может применяться для измерения превышений при построении высотного обоснования топографических съемок, при инженерно-геодезических изысканиях, в промышленности и строительстве.

1 -окуляр; 2 — зрительная труба; 3 - кремальера; 4 — цилиндрический уровень; 5 - закрепительный винт; 6 - наводящий винт; 7 - подъемные винты; 8 - элевационный винт; 9 - винт круглого уровня; 10- объектив; 11 - подставка; 12 - пружинящая пластина.

Основными частями нивелира является зрительная труба (2) с прикреплёнными к ней цилиндрическим уровнем(4), опорная площадка с осью, подставка (11) с подъёмными винтами (7) и пружинная пластинка (12) с отверстием и резьбой для станового винта. Цилиндрический уровень (4) с ценой деления 15 град. расположен в коробке вместе с призменным устройством, при помощи которого изображение концов пузырька уровня в виде двух его половинок передаётся в поле зрения трубы (2). Точное привидение визирной оси трубки в горизонтальное положение выполняется элевационным винтом (8) и заключается в совмещение изображений концов пузырька уровня. Цилиндрический уровень имеет четыре юстировочных винта, закрытых крышкой.

Круглый уровень, предназначенный для приближённой установки вертикальной оси нивелира в отвесное положение, снабжён тремя юстировочными винтами. Грубое перемещение зрительной трубы нивелира в горизонтальном положении производится от руки, при откреплённом зажимном винте (5), а точнее – наводящим винтом (6) при закреплённом зажимном винте. Резкого изображения сетки нитей добиваются вращением диоптрийного кольца окуляра (1), резкого изображения рейки – вращением маховичка фокусирующего устройства. Грубая наводка трубы на рейку производится по мушке.

Зрительная труба нивелира предназначена для визирования и производства отсчетов по нивелирным рейкам. На рисунке изображена схема зрительной трубы нивелира, состоящая из линз объектива, фокусирующих линз, сетки нитей, линз окуляра, призм.

Оптическая система нивелира состоит из объектива 1, фокусирующей линзы 2, пластины с сеткой нитей и окуляра.

Объектив 1 представляет собой сложную конфигурацию оптических элементов, действующих как одна собирательная линза.

Схема зрительной трубы и хода лучей в ней

1 - объектив; 2 - фокусирующая линза; 3, 4 - окулярная трубочка и кольцо; 5 - окуляр; 6 - сетка нитей; 7 - кремальера; АВ - наблюдаемый в трубу объект; A₁B₁ — обратное действительное изображение объекта; 8, 9 и 10 - фокусные линзы; 11 - ампула.

Сетка нитей представляет собой стеклянную пластину с нанесенными на нее двумя взаимно перпендикулярными штрихами; на сетке имеются два дальномерных штриха 2 для измерения расстояний по рейке. Стеклянная пластинка с сеткой укреплена в диафрагме и вместе с ней может перемещаться в двух перпендикулярных направлениях с помощью исправленных винтов 1.

Окуляр зрительной трубы нивелира предназначен для рассматривания уменьшенного, обратного и действительного изображения, построенного объективом, выполняя роль лупы, он формирует увеличенное, прямое и мнимое изображение, которое видит глаз наблюдателя.

По конструктивному выполнению зрительной трубы нивелиров разделяются на трубы с прямым и обратным изображением.

1 - исправительный винт; 2 - дальномерные нити; 3 - вертикальные и горизонтальные нити; 4 - биссектор.

Уровни служат для приведения геодезических приборов и их частей в горизонтальное или вертикальное положение. С их помощью можно измерять малые углы наклона. Уровни состоят из ампулы и регулировочного устройства. В зависимости от формы ампулы уровни делят на цилиндрические и круглые.

Цилиндрический уровень

Основной частью является стеклянная ампула, внутренняя поверхность которой отшлифована по дуге радиуса R. Она заполнена легкоподвижной жидкостью, например, серным эфиром. Пузырек уровня, заполненный парами этой жидкости не должен быть короче 0,3 - 0,4 длина ампулы. На наружной поверхности ампулы через 2 мм по дуге нанесены деления.

Ценой деления уровня называют центральный угол, соответствующий длине дуги одного деления ампулы:

где R - радиус дуги, р" = 206266.

Цилиндрический уровень

а — разрез (1- оправа, 2-ампула, 3-пузырьки, 4-запасная камера, 5,6-исправительные винты);

б — деление ампулы;

в — ось уровня.

Средняя точка деления ампулы уровня называется 0, положение пузырька определяется по ее концам, поэтому в средней части ампулы деления не наносят.

Касательная АВ к внутренней поверхности ампулы в нуль - пункте т. О называется осью цилиндрического уровня.

Ампулы уровней закреплены в металлической оправе гипсом, оправа уровня соединена с прибором при помощи регулировочного устройства, включающего исправительные винты для приведения оси уровня в заданное положение относительно одной из осей прибора.

Внутренняя поверхность ампулы уровня должна иметь постоянную кривизну. Для проверки этого условия медленно и равномерно наклоняют прибор вращением подъемного винта. Если пузырек смещается плавно, без задержек, то он пригоден к работе. В противном случае, его следует заменить.

При помощи системы изображения концов пузырька уровня передается в поле зрения трубы в виде двух половинок, перемещающихся одна относительно другой. Вращением элевационного винта изображение концов пузырька уровня совмещают. Такое устройство уровня позволяет одновременно с отсчетом по рейке следить за положением пузырька уровня.

Схема контактного уровня

1 — зрительная труба; 2 — сетка нитей; 3 — объектив; 4 — пузырек уровня;5 — окуляр; 6 - система призм; 7 — ампула цилиндрического уровня

Круглый уровень

Общий вид и разрез круглого уровня показан на следующем рисунке, его внутренняя поверхность верхней части ампулы представляет собой часть сферы 9 шара, диаметр пузырька уровня 2-4 мм. На наружной поверхности ампулы нанесено несколько концентрических окружностей, расстояние между которыми равно 2 мм. Центр этих окружностей является нуль - пунктом уровня.

Круглый уровень.

а- внешний вид;

б-разрез (1 - исправительный винт, 2 - оправа, 3 - ампула, 4- пузырек).

Ось круглого уровня OO₁ перпендикулярна к сферической поверхности ампулы в нуль - пункте. Цель деления круглых уровней колеблется от 3 до 15 мин.

Рейки нивелирные

Для осуществления процесса определения превышения наряду с нивелиром необходимо иметь две специальные рейки. Нивелирные рейки представляют собой деревянный брус, на котором нанесены сантиметровые деления с одной или двух сторон.

На черной стороне рейки деления выполнены по 10 мм, начиная от нуля, являются пяткой рейки.

На красной стороне счет таких сантиметровых делений начинается с произвольного числа, обычно превышающего 4000 мм, например, 4685 мм и 4785 м. для удобства работ целесообразно использовать рейки с одинаковым значением пяток по красной стороне.

Таким образом, отсчеты по двум сторонам одной и той же рейки должны различаться между собой на разность нулей (пяток).

Отсчеты берут по средней горизонтальной нити сети, а иногда по крайним (для контроля и определения расстояния до рейки по нитяному дальномеру).

Отсчеты записывают в виде четырехзначного числа. Первые две цифры - тысячи и сотни миллиметров считывают с рейки, третья и четвертая цифры - десятки и единицы миллиметров - отсчитывают от начала данной сотни до средней горизонтальной нити.

Так на рисунке отсчет по средней нити равен 1311 мм, а расстояние от инструмента до рейки равно разности отсчетов по верхней и нижней нитям нивелира, умноженной на 100.

Основные оси нивелира

Для правильного определения превышений в процессе нивелирования взаимное расположение частей нивелира должно удовлетворять ряду геометрических условий, соблюдение которых устанавливает при производстве поверок инструмента. Поверить инструмент - значить привести его геометрические оси во взаимное соответствие. На рисунке схематически показаны оси нивелира Н-3.

Поверки прибора

Первая поверка. Ось кругового уровня UU₁ должна быть параллельна оси вращения VV₁ инструмента.

Для выполнения поверки пузырек круглого уровня тремя подъемными винтами выводят в нуль - пункт. Затем подставку трубы, на которой расположен уровень, поворачивают на 180°. Если пузырек остался в центре уровня, то условие выполнено. В противном случае положение уровня исправляют. На половину величины отклонения от нуль-пункта пузырек выводят подъемными винтами, на оставшуюся половину отклонения - исправительными винтами круглого уровня.

Вторая поверка. Горизонтальная нить сетки нитей должна быть перпендикулярна оси вращения инструмента.

Если отсчеты по рейке, установленной на расстоянии 30 - 40 м от нивелира, у краев и в центре поля зрения трубы одинаковые, то условие выполнено. Когда указанные отсчеты разные, то проводят исправление положения сетки нитей. Открепляют крепежные винты кольца сетки и поворачивают его в тубусе так, чтобы отсчеты по рейке были вежде равными.

Третья поверка. Ось ZZ₁ цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси КК₁ трубы (основное условие нивелира).

Поверка выполняется двойным нивелированием вперед. На местности выбирают линию длиной 50-60 м на ее концах в точках А и В забивают колышки вровень с землей.

В точках А и В последовательно устанавливают нивелир и рейку (1 и 2 положение). В 1-ом положении измеряют высоту инструмента i₁ по рейке с точностью до 1 мм (для этого смотрят в объектив и острием карандаша замечают отсчет по рейке) и берут отсчет по рейке а₁, который равен сумме исправленного отсчета а₁’ , и ошибки х за счет непараллельности осей ZZ₁ и КК₁. Нивелир и рейку меняют местами и во 2-ом положении действие повторяют. Из рисунка видно, что превышение h=i₁ - (a₁ + х) = (а₂ +x) – i₂; х=(i₁+i₂/2) – (a₁+a₂/2)

Не снимая, нивелира во 2-ом положении подсчитывают x. Если х |4|мм, то находят исправленный отсчет, a₂ испр =a₂+x=a₂; который соответствует горизонтальному положению визирной оси трубы. Действуя элевационным винтом, устанавливают горизонтальную нить на исправленный отсчет а₂. После этого исправленными винтами цилиндрического уровня выводят пузырек на середину.

Определение превышения между двумя точками.

Нивелир, закрепленный на штативе, устанавливают между двумя точками так, чтобы расстояния от нивелира до задней и передней реек были, по возможности, одинаковыми. Установив нивелир в рабочее положение, берут отсчеты по рейкам, которые записывают в журнал. Если отсчет получается менее 0300 мм, следует сменить станцию, увеличив горизонт прибора.

При определении превышения измерения выполняют в следующей последовательности:

1. Отсчет по черной стороне задней рейки (1482) а' 1 ;

2. Отсчет по черной стороне передней рейки (2120) в ч ;

3. Отсчет по красной стороне передней рейки (6905) в к ;

4. Отсчет по красной стороне задней рейки (6263) а к .

Следует отметить, что перед каждым отсчетом по рейке необходимо вращением элевационного винта совмещать концы пузырька контактного уровня.

После выполнения измерений нивелир остается в рабочем положении на данной станции до окончания всех вычислений.

В начале вычисляют разность пяток по задней рейке и по передней рейке. При этом допускается уклонение полученных значений разности пяток на ±5 мм. Затем вычисляют превышение, как разность соответственных отсчетов по задней и передней рейкам. Разность между двумя значениями превышений (h₁ и h₁') не должна превышать 5 мм.

Если указанные условия не выполняются, то изменяют горизонт прибора и выполняют нивелирование между этими точками повторно.

Точный нивелир с самоустанавливающейся линией визирования, предназначенный для нивелирования III, IV классов и технического, а также для инженерно геодезических работ при изысканиях и строительстве зданий и сооружений. Нивелир обеспечивает выполнение геометрического нивелирования со средней квадратической погрешностью 3-4 мм на 1 км двойного хода.

Устанавливают нивелир в рабочее положение подъемными винтами по круглому уровню, наблюдая за положением его пузырька в откидное зеркальце. Подъемные винты нивелира имеют укрупненный шаг резьбы, что позволяет приводить нивелир в рабочее положение с минимальной затратой времени.

Нивелир Н3-К не имеет закрепительного винта. При грубом наведении на рейку достаточно легко вращается рукой и надежно фиксируется в нужном направлении. Точное наведение трубы нивелира на рейку выполняют вращением одной из двух головок наводящего винта бесконечной наводки, расположенных с обеих сторон прибора и позволяющих выполнять наведение как правой, так и левой рукой.

Диафрагма сетки нитей крепится в окулярной части зрительной трубы двумя вертикальными юстировочными винтами, с помощью которых сетку при необходимости можно смещать с вертикальной плоскости вверх или вниз. Эти винты, как и крепежные винты окуляра, крепящие его в торце корпуса трубы, закрыты предохранительным колпачком, который можно легко снять, если свинтить плоскую гайку.

Оптическая схема зрительной трубы имеет трёхлинзовый объектив, фокусирующую линзу, сетку нитей, нанесенную на стеклянной пластинке, и окуляр, между фокусирующей линзой и сеткой нитей расположен призменный компенсатор, устанавливающий визирную линию в горизонтальное положение при наклоне оси вращения прибора в пределах 10’. Компенсатор состоит из двух прямоугольных призм и служит для передачи изображения в плоскость сетки нитей. Призма 6 подвешена к верхней части корпуса нивелира на двух парах скрещивающихся стальных нитей. Система подвески умножительная: отношение верхней и нижней сторон трапеции, образованной нитями подвески, равно 1/3.

Компенсатор снабжен ограничителем, предохраняющим нити подвески от обрывов. Колебания компенсатора гасятся успокоителем (демпфером) поршневого типа. Особенностью компенсатора является то, что в нем мгновенный полюс вращения призмы 6 совмещен с серединой её отражающей грани и с центром тяжести подвески, находящимся на пересечении нитей. Такое устройство обеспечивает постоянство фокусировки и повышение точности работы компенсатора, так как в этом случае сохраняется постоянство расстояния от отражающей грани призмы до сетки нитей при наклонах трубы нивелира.

Нивелир
До начала поверок нивелира необходимо проверить: исправность штатива; чистоту оптики зрительной трубы; правильность и четкость изображения ее сетки нитей и концов пузырька уровня; плавность вращения окуляра и трубки фокусирующей линзы; возможность точной фокусировки одновременно сетки нитей и изображения концов пузырька цилиндрического уровня при вращении окуляра. Подъемные винты при плотно завинченном становом винте должны вращаться легко и плавно.

1. Ось круглого (установочного уровня) должна быть параллельна вертикальной оси вращения прибора.

2. Основной горизонтальный штрих сетки нитей должен быть перпендикулярен к оси вращения прибора.

Нивелир устанавливают в 40–50 м от неподвижно закрепленной рейки. Вертикальную ось прибора приводят в отвесное положение и, поворачивая наводящим винтом зрительную трубу, следят за постоянством отсчета по основному горизонтальному штриху сетки нитей. Если отсчет изменяется более чем на 1 мм, то ослабив крепящие винты, поворачивают диафрагму с сеткой нитей в верное положение. Поверку необходимо повторить и, если условие выполнено, закрепить диафрагму винтами.

3. Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы.
Поверка может быть выполнена одним из следующих способов:

б) нивелированием из середины и вперед.

Двойное нивелирование вперед

На расстоянии 40-50 м (рис.1) закрепляют колышки в точках А и В для установки на них реек. Рейку ставят на точку А, а над точкой В устанавливают нивелир в рабочее положение и измеряют высоту инструмента i _ь .

По рейке, установленной в точке А, берут отсчет, предварительно проконтролировав контакт концов уровня. Если визирная ось была бы горизонтальна, отсчет по рейке был бы равен а ₁ .

При несоблюдении поставленного условия отсчет будет, например, а ₂ . После этого инструмент переносят в точку А и измеряют высоту инструмента i _a . По рейке, установленной на точке В, берут отсчет b ₁ , если поверяемые оси параллельны. При несоблюдении поставленного уровня отсчет будет, например, b₂.

По двум отсчетам по рейке и по двум высотам инструмента определяют погрешность х, характеризующую отклонение оси визирования от горизонта:

х = │ ((a₂ + b₂) : 2) – ((i_a + i_b) : 2)│ ≤ 4 мм.
Если х больше 4 мм, то оси непараллельны и следует произвести юстировку оси цилиндрического уровня.

Для этого по рейке вычисляют отсчет b₁, соответствующий горизонтальному положению визирного луча:
b₁= b₂- х
Элевационным винтом наводят среднюю нить сетки на вычисленный отсчет. При этом действии труба изменит свое положение, поэтому пузырек цилиндрического уровня уйдет с нуль-пункта.

Затем вертикальными исправительными винтами пузырек уровня приводят в нуль-пункт. После исправления поверку повторяют.
Нивелирование из середины и вперед.
Этот способ часто применяется для нивелиров с компенсатором.

На равнинной или слабопересеченной местности забивают два колышка в точках А и В (рис.2) на расстоянии 50-70 м для установки на них реек.

Нивелир устанавливают в середину между точками, приводят его в рабочее положение по круглому уровню. Трубу последовательно наводят на рейки, установленные вертикально на точках А и В.

Элевационным винтом приводят концы цилиндрического уровня в контакт и берут отсчет по средней нити. Если луч визирования горизонтальный, то эти

отсчеты будут равны a и в .

При непараллельности осей отсчеты будут, например а₁ и b ₁ Вычисляют превышения между точками А и В:

h₁ = а- b = a₁ – b ₁ .

Это равенство справедливо в любом случае, так как инструмент находится в середине и погрешности в отсчетах по рейкам х/2 называются углами наклона а и на рейках А и В одинаковы.

Превышение, вычисленное методом из середины, получают правильное. Второй раз нивелируют эту же линию методом вперед. На точку А устанавливают отвесно рейку, а над точкой В располагают нивелир так, чтобы окуляр нивелира находился над этой точкой (не далее 3 мм).

Нивелиру обеспечивают рабочее положение по круглому уровню, элевационным винтом приводят пузырек в нуль-пункт и при помощи рейки измеряют высоту инструмента i от колышка до центра окуляра по отвесному направлению. Для этого смотрят в объектив и по рейке, установленной на точке В, передвигают край полоски бумаги, пока она не разделит пополам окружность, видимую в зрительной трубе.

По краю бумаги отсчитывают высоту инструмента до миллиметров. После этого трубу наводят на точку А, контролируют контакт концов пузырька уровня и берут отсчет по рейке. При параллельности осей отсчет будет a₃, при нарушении поставленного условия отсчет будет, например, а₄. Вычисляют превышение между точками А и В:

h ₂ =а ₄ - i .

Если превышения, вычисленные методом из середины и методом вперед, одинаковы, то условие выполнено. Расхождение в превышениях больше 4 мм указывает на несоблюдение поставленного условия. В таких случаях необходима юстировка.
Способ исправления

Для юстировки по рейке вычисляют отсчет a₃, соответствующий горизонтальному положению линии визирования и оси цилиндрического уровня:

a ₃ = i +h₁ ,

где h ₁ - превышение, вычисленное методом из середины.
Юстировка производится так же, как и методом двойного нивелирования вперед.

Поверки и юстировки нивелира Н-10 производятся так же, как и нивелира Н-3, за исключением того, что при поверке круглого уровня нивелира Н-10 его приводят в нуль-пункт наклоном шаровой головки штатива.

При поверке главного геометрического условия для нивелира HС-3 определение высоты инструмента затрудняет наличие у него ломаной трубы. Поэтому следует производить поверку способом, исключающим определение этой высоты.

Оформление результатов поверок нивелира показано в таблице.

Поверка сетки нитей зрительной трубы

Поверка производится по отвесу, подвешенному от нивелира на расстоянии 20 м. При наведении сетки на отвес ее вертикальная нить совпадает с линией отвеса.

Ригонометрическое нивелированиеотносится к непрямым способам измерения превышений, когда на земной поверхности измеряются другие геометрические величины, функцией которых является определяемое превышение.

Рис. 7.14. Принцип тригонометрического нивелирования

Сущность данного способа измерения превышений поясняется на рис. 7.14. Если измерить вертикальный угол V, т.е. угол наклона линии А В, а также определить (прямо или косвенно) наклонное расстояние /) или его горизонтальное проложение с1, то превышение И между точками А и Вможет быть найдено по одной из формул:

Рис. 7.15. К определению

Но эти простые формулы демонстрируют только суть тригонометрического нивелирования. В реальной действительности мы не можем измерить угол в точке А, если это точка земной поверхности, поэтому поступают следующим образом (рис. 7.15).

Теодолит устанавливают над точкой А на некоторой высоте /; в точке В устанавливают вешку высотой у, после чего измеряют вертикальный угол V. Определяемое превышение И между точками А и В будет равно

А = А' + / - V, превышения

где формула для вычисления превышения И' зависит от способа измерения наклонного расстояния /)'. Если указанное расстояние было измерено электронным способом, то используется формула

Если же оно было измерено с помощью нитяного дальномера, то для вычисления превышения И' необходимо использовать выражение

И' = /ТсОБУ 8Ш V

А' = -/)'ып2у, что следует из теории нитяного дальномера. Если же расстояние ЛВ было измерено лентой или рулеткой, то можно считать /)'-/) и применять формулу

Преимущества тригонометрического нивелирования наибольшим образом проявляются при измерении превышений на резко пересеченной местности, особенно при применении электронных тахеометров, снабженных лазерными светодальноме-рами. Точность измерения превышений при этом оказывается даже выше, чем точность технического нивелирования.

1) ошибка измерения высоты прибора / над точкой стояния;
2) ошибка измерения высоты визирования у;
3) ошибка наведения на визирную цель;
4) ошибка отсчитывания по вертикальному кругу;
5) ошибка приведения пузырька цилиндрического уровня в нуль-пункт;
6) ошибка определения места нуля;
7) инструментальные ошибки;
8) ошибка, вызванная кривизной Земли и вертикальной рефракцией;
9) ошибка измерения наклонной дальности.

Как правило, высотные ходы прокладываются по точкам теодолитного хода. Работы по измерению вертикальных углов при этом выполняются одновременно с измерением горизонтальных углов. Вертикальные углы используются как для вычисления горизонтальных проложений сторон теодолитного хода, так и для вычисления превышений.

Для контроля измерения превышений тригонометрическим методом выполняются прямо и обратно; их допустимое расхождение составляет 4 см на каждые 100 м расстояния между определяемыми точками.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Выполнила: Новикова М.А

студентка группы ЗМ-21

Проверил: Атапина Ю.А.

Нивелир и его пользование

Нивелир – геодезический прибор, предназначенный для измерения превышения между двумя точками при помощи горизонтального визирного луча и двухсторонних шашечных реек с сантиметровыми делениями на обеих сторонах.

В своей работе я постараюсь раскрыть всю суть и правильность работы с этим геодезическим прибором.

Нивелир и его пользование

Нивелир - это прибор для выноса или определения высотных отметок, проверки ровности поверхности, путем определения одной точки над другой горизонтальным лучом. Нивелиры делятся на лазерные и оптические, по точности измерения на точные и высокоточные.

1. Н-05, Н-1, Н-2 - высокоточные для нивелирования I и II классов;

2. Н-3 - точные для нивелирования III и IV классов;

3. Н-10 - технические для топографических съемок и других видов инженерных работ.

Высокоточные – допустимая квадратичная ошибка в измерениях от 0,2 до 0,5 мм.на 1 км. двойного хода.

Точные – допустимая квадратичная ошибка в измерениях от 0,5 до 2,0 мм.на 1 км. двойного хода.

Технические – допустимая квадратичная ошибка в измерениях от 2,0 до 10,0 мм.на 1 км. двойного хода.

Наибольшее распространение как среди профессионалов, так и среди новичков получили оптические, лазерные и цифровые нивелиры. Рассмотрим достоинства каждого по отдельности.

Преимущества лазерного нивелира перед оптическим в том, что с ним можно работать одному человеку. С оптическим нивелиром работают два человека, один снимает показания другой ставит рейку в точках съемки.

Оптический нивелир состоит из зрительной трубы, цилиндрического уровня, подставки для зрительной трубы с тремя подъемными винтами – тригер.

Устройства лазерного или оптического типа, снабженные современной высокотехнологичной электроникой, автоматически снимающие нужные показания при получении соответствующего сигнала – это цифровые нивелиры.

Устройство нивелиров

1 – элевационный винт уровня; 2 – зрительная труба; 3 – корпус контактного цилиндрического уровня; 4 – целик; 5 – винт фокусировки трубы; 6 – закрепительный винт зрительной трубы; 7 – наводящий (микрометренный) винт трубы; 8 – круглый установочный уровень; 9 – подъемный винт; 10 – пружинящая пластинка.

Главный и неотъемлемый помощник нивелира - рейка. При выполнении геометрического нивелирования в качестве рабочей меры используются нивелирные рейки.

Рейка нивелирная - измерительное устройство, используемое при нивелировании; представляет собой деревянный брус прямоугольного или двутаврового сечения длиной 3—4 м с нанесённой на лицевой поверхности шкалой. Различают шашечные и штриховые рейки. На лицевой или на обеих сторонах шашечной рейки нанесены раскрашенные в чёрный и белый или красный и белый цвета шашки, имеющие ширину в 1 см и подписанные через дециметр, причём нули шкал на лицевой и обратной сторонах смещены относительно друг друга на известную величину. Для высокоточного нивелирования применяют штриховые рейки. Такая рейка на лицевой стороне имеет паз, в котором натянута силой около 200 кн (20 кгс) инварная полоса с двумя рядами штрихов толщиной 1 мм и расстоянием между их осями 5 мм, причём штрихи подписаны через полдециметра.

Поверки нивелира

В нивелирах поверяется выполнение следующих основных условий:

Условие 1 . Ось установочного круглого уровня должна быть параллельна вертикальной оси вращения нивелира. Либо, ось установочного цилиндрического уровня должна быть параллельна плоскости горизонта.

Условие 2. Горизонтальная нить сетки нитей должна быть параллельна плоскости горизонта.

Условие 3 . Главное условие нивелира - визирная ось зрительной трубы должна быть горизонтальной.

Поверка 1. (Выполнение условия 1).

1. Расположить круглый уровень по направлению на один из подъемных винтов подставки и тщательно вывести его пузырек на середину ампулы.

2. Повернуть корпус нивелира на 180грд. Если пузырек уровня не вышел при этом за пределы двойного кольца сетки уровня, то условие считают выполненным.
Если отклонение пузырька от середины ампулы больше допустимого, то половину этого отклонения устраняют подъемными винтами подставки (в соответствии с направлением отклонения), а другую половину - юстировочными винтами уровня.

Поверку повторяют на другом винте подставки до тех пор, пока при любом положении корпуса нивелира пузырек уровня будет оставаться в допустимых пределах сетки ампулы. Поверка установочного цилиндрического уровня выполняется так же, как и установочного уровня теодолита

Поверка 2 . (Выполнение условия 2).

1. Навести последовательно крайний левый и крайний правый края центральной горизонтальной нити сетки нитей на рейку с миллиметровыми делениями, установленную на расстоянии 4 – 5 м от нивелира, и взять по ней отсчеты. Если отсчеты отличаются, то необходимо ослабить закрепительные винты сетки и провернуть ее до необходимого положения, контролируя по отсчетам на рейке.

Здесь в качестве визирной цели можно использовать и рейку с сантиметровыми делениями, которую следует установить в 20 – 25 м от нивелира.

Поскольку предприятие-изготовитель гарантирует перпендикулярность горизонтальной и вертикальной нитей сетки, то поверку 2 можно выполнить с использованием отвеса, на который следует навести вертикальную нить. Условие 2 выполнено при совпадении вертикальной нити сетки нитей зрительной трубы с ниткой отвеса. В противном случае сетку необходимо довернуть на необходимый угол. Для этого следует снять с сетки нитей защитный колпачок, ослабить соответствующие винты сетки и вручную провернуть сетку до соблюдения необходимого условия. После этого винты сетки последовательно в несколько приемов закрутить.

После юстировки сетки поверку следует повторить (целесообразно другим способом).

Поверка 3. (Поверка выполнения главного условия нивелира).

Визирная ось зрительной трубы нивелира должна быть параллельна оси цилиндрического уровня.

В заключение я хочу сказать, что необходимость в нивелировании возникает при выполнении геодезических работ в самых разных направлениях. Эти приборы применяются в строительстве, при выполнении дорожных работ, геологоразведке, геодезии, картографии и топографии, при ведении монтажных работ в любых отраслях промышленности. Практически всегда при выполнении подобных задач необходимо обеспечить горизонтальную плоскость или определенный уровень уклона, в чем и помогает геодезический нивелир. Этим и обуславливается значительная востребованность данных приборов.

Устройство нивелира Н-3. Поверка круглого уровня, сетки нитей, параллельности оси цилиндрического уровня и визирной оси. Общий вид оптической системы и подвески компенсатора, устройство и поверки. Современные виды нивелиров: цифровой и лазерный.

Рубрика	Геология, гидрология и геодезия
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	15.05.2020
Размер файла	850,0 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

Причины создания части геодезических приборов – компенсаторов, их современное применение в приборах, устройство и принцип работы. Необходимость применения компенсаторов угла наклона и основные элементы жидкостного уровня. Поверки и исследования нивелиров.

курсовая работа [920,4 K], добавлен 26.03.2011

Устройство и особенности применения оптического нивелира LEICA Jogger 28 – прибора для профессиональных строительных работ; его эффективность на средних площадках, приватном строительстве. Автоматические нивелиры серии AL, их характеристика и функции.

реферат [299,9 K], добавлен 12.11.2013

Устройство, поверка и юстировка нивелира и теодолита. Измерение превышений, горизонтальных и вертикальных углов, азимутов линий. Инженерно-геодезические задачи. Нивелирование местности по квадратам; разбивка основных осей здания. Расчет границ котлована.

практическая работа [563,7 K], добавлен 06.01.2014

Цифровой нивелир как многофункциональный современный геодезический прибор. Его основные черты и устройство. Как устанавливать нивелир. Правила работы с прибором. Мензула и кипрегель как приспособления для вычерчивания плана местности в полевых условиях.

презентация [454,5 K], добавлен 31.10.2012

Основные части, детали и оси нивелира. Поле зрения трубы нивелира. Порядок действий при проложении хода технического нивелирования для определения высот точек теодолитного хода. Условия поверок нивелира. Превышения по рабочей и контрольной сторонам реек.

лабораторная работа [455,8 K], добавлен 11.07.2011

Нивелир – это геодезический прибор для определения превышений и высот (отметок) точек с помощью горизонтального луча визирования и вертикально устанавливаемых реек способом геометрического нивелирования.

Согласно действующему стандарту нивелиры по точности выпускают трех типов:

Цифры в шифре нивелира указывают среднюю квадратическую погрешность измерения превышения в миллиметрах на 1 км двойного нивелирного хода. Например, для нивелира Н-3 средняя квадратическая погрешность составляет 3мм на 1км хода.

В зависимости от способа получения горизонтального луча визирования каждый из трех типов нивелиров изготавливается в двух вариантах:

– с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе;

– с компенсатором, позволяющим автоматически приводить ось визирования зрительной трубы нивелира в горизонтальное положение.

В настоящее время выпускаются нивелиры улучшенной конструкции 2-го и 3-го поколений, например 2Н-10КЛ, 3Н-3ЛП. Первая цифра обозначает поколение. При наличии компенсатора в шифр прибора добавляется буква К. Если нивелир изготовлен с лимбом для измерения горизонтальных углов, то еще добавляется буква Л. Если нивелир имеет зрительную трубу прямого изображения, то в шифр добавляется буква П.

В таблице 7.1 приведены технические характеристики некоторых типов нивелиров используемых в настоящее время.

Т а б л и ц а 7.1 – Технические характеристики нивелиров

Параметр	Марка нивелира
Н-05	Н-3	Н-3К	Н-10Л	Н-10КЛ	3Н-5Л
Увеличение зрительной трубы, крат
Наименьшее расстояние визирования, м	1,5	1,5	1,2
Цена деления цилиндрического уровня, секунды дуги	–	–
Цена деления круглого уровня, минуты дуги
Чувствительность компенсатора, секунды дуги	–	–	0,4	–	1,0	–
Масса прибора, кг	2,5	1,7	1,5	1,4

Устройство и поверки нивелира (с цилиндрическим уровнем). Нивелир Н-3 относится к приборам с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе (рисунок 7.9). Для установки нивелира в рабочее положение его закрепляют на штативе и, действуя тремя подъемными винтами, приводят пузырек круглого уровня в центр ампулы. При этом ось вращения нивелира занимает отвесное положение. Наведение зрительной трубы на рейку осуществляют вначале вручную с помощью визира, а затем зажимают закрепительный винт зрительной трубы и наводящим винтом выполняют точное визирование на рейку. Резкость изображения сетки нитей достигается вращением окулярного кольца, а резкость изображения рейки – вращением винта кремальеры.

Перед каждым отсчетом по рейке визирную ось нивелира приводят в горизонтальное положение, добиваясь совмещения изображения концов пузырька цилиндрического уровня в поле зрения зрительной трубы путем вращения элевационного винта (рисунок 7.10).

Отсчет по рейке состоит из четырех цифр и выражает величину в миллиметрах. Выполняют отсчет по среднему горизонтальному штриху сетки нитей. Отсчет по рейке берут от меньшего к большему числу. Первые две цифры отсчета, обозначающие метры и дециметры на рейке подписаны (на рисунке 7.10 это цифры 06), третья цифра считается по числу сантиметровых шашек от начала дециметрового деления до среднего горизонтального штриха сетки нитей (на рисунке 7.10 их 5). Следует отметить, что в каждом дециметре первые пять шашек с сантиметровыми делениями объединены в виде буквы Е (см. рисунок 7.10). Четвертая цифра, обозначающая миллиметры, по рейке оценивается на глаз (на рисунке 7.10 это 2 мм). Тогда полный отсчет по рейке составит 0652.

Поверки нивелира Н-3. Прежде чем начать работу с нивелиром, необходимо выполнить его поверки. Под поверками нивелира понимают действия, контролирующие соблюдение условий, которым должен удовлетворять прибор для геометрического нивелирования. При невыполнении условий поверок производят необходимые исправления (юстировки). Нивелир Н-3 должен удовлетворять следующим геометрическим условиям:

Поверка 1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира. После установки штатива и закрепления на нем нивелира тремя подъемными винтами приводят пузырек круглого уровня в центр ампулы и поворачивают верхнюю часть нивелира на 180 о . Если пузырек уровня останется в центре ампулы, то условие выполнено, если нет, то нужно исправительными винтами круглого уровня переместить пузырек к центру на половину дуги отклонения. Поверку повторяют до полного выполнения условия.

Поверка 2. Средний горизонтальный штрих сетки нитей должен быть перпендикулярен оси вращения нивелира. Ось вращения нивелира устанавливают в отвесное положение. Наводят зрительную трубу на неподвижную рейку, установленную в 20–30 м от нивелира. Условие будет выполнено, если при плавном вращении трубы горизонтальный штрих не будет сходить с точки наведения (то есть отсчет по рейке будет оставаться неизменным). Если условие не выполняется, то отвинчивают и снимают окулярную часть зрительной трубы и поворачивают диафрагму с сеткой нитей, предварительно ослабив крепящие ее винты.

Поверка 3. Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы. Это главное условие нивелира поверяется двойным нивелированием концевых точек линии длиной 50–70 м (рисунок 7.11). На концевых точках забивают колышки. Нивелир устанавливают на начальной точке линии, а рейку – на конечной. С помощью элевационного винта нивелира приводят пузырек цилиндрического уровня в нуль-пункт и снимают отсчет по рейке П₁. Измеряют высоту нивелира i₁ с точностью до 1 мм. Например: П₁ = 1426 мм, i₁ = 1371 мм.

Рисунок 7.11 – Поверка главного условия нивелира Н-3

Затем меняют нивелир и рейку местами и, приведя элевационным винтом пузырек цилиндрического уровня в нуль-пункт, снимают отсчет по рейке П₂, измеряют высоту нивелира i₂. Например: П₂ = 1260 мм, i₂ = 1337 мм.

Если ось цилиндрического уровня непараллельна визирной оси трубы, то отсчеты по рейке будут ошибочны на величину

Величина х должна быть не более ± 4 мм. Если х превышает указанную величину, тогда, не снимая нивелира со второй станции, элевационным винтом устанавливают средний горизонтальный штрих сетки нитей на отсчет по рейке равный, П₂ – х. При этом произойдет смещение изображений половинок пузырька уровня в поле зрения трубы. Сняв крышку коробки цилиндрического уровня, вертикальными исправительными винтами выполняют точное совмещение концов половинок пузырька уровня в поле зрения трубы. Затем поверку повторяют до соблюдения условия.

Для вышеуказанных отсчетов х = [(1426 + 1260) – (1371 + 1337)] / 2 =

= –11 мм > 4 мм. Поэтому необходимо выполнить юстировку уровня. Для этого устанавливают элевационным винтом по рейке отсчет П₂ – х = 1260 – – (–11) = 1271 мм и исправительными винтами совмещают концы пузырька уровня.

Устройство и поверки нивелира (с компенсатором). В настоящее время эти нивелиры нашли широкое применение в производстве. С помощью компенсатора линия визирования автоматически устанавливается в горизонтальное положение при углах наклона оси нивелира в пределах ±15'. Этот предел достигается предварительной установкой нивелира по круглому уровню вращением подъемных винтов. Время самоустановки визирного луча 1–2 с.

Компенсаторы бывают жидкостными и маятниковыми. Маятниковые компенсаторы делятся на механические и оптико-механические. В первых горизонтальность визирного луча достигается посредством перемещения сетки нитей, а во-вторых (как, например, в нивелире Н-3К) – изменением пути луча при прохождении оптических узлов, подвешенных на специальных нитях (рисунок 7.12).

Поверки нивелира Н-3К. Поверки 1 и 2 выполняются и исправляются аналогично поверкам нивелира Н-3.

Поверка 3. После приведения нивелира в рабочее положение визирная ось должна занимать горизонтальное положение. Это условие является главным для нивелиров с компенсаторами. Для выполнения поверки на местности закрепляют колышками концевые точки линии длиной 50–70 м. Нивелир устанавливают точно на середине данной линии (рисунок 7.13, а), приводят его в рабочее положение по круглому уровню и снимают отсчеты по рейкам З₁ и П₁, установленным на концах линии АВ. Определяют превышение h₁ = З₁ – П₁. Затем нивелир переносят в точку на расстоянии 3–5 м от переднего конца линии (наименьшее расстояние визирования) (рисунок 7.13, б) и определяют превышение h₂ = З₂ – П₂. Разность Δ = h₂ – h₁ между превышениями не должна быть больше ±4 мм. Если эта разность больше указанного допуска, то находят исправленный отсчет на задней рейке З_исп = h₁ + П₂. При этом отсчет П₂ принимают за безошибочный (ввиду малого расстояния до передней рейки).

Сняв крышку у окулярной части трубы и действуя исправительными винтами сетки, наводят средний горизонтальный штрих сетки нитей на исправленный отсчет З_исп Поверку повторяют до соблюдения условия.

а)

Рисунок 7.13 – Поверка главного условия нивелира Н-3К

П р и м е р. Отсчеты на станции 1: З₁ = 1120 мм; П₁ = 0908 мм. Превышение h₁ = 1120 – 0908 = +212 мм. Отсчеты на станции 2: З₂ = 1346 мм; П₂ = 1114 мм. Превышение h₂ = 1346 – 1114 = +232 мм.

Δ = h₂ – h₁ = 232 – 212 = +20 мм. Поскольку Δ > 4 мм, то средний горизонтальный штрих сетки нитей надо установить исправительными винтами на отсчет З_исп = h₁ + П₂ = 212 + 1114 = 1326 мм.

Читайте также: