Принципы измерения и устройство измерительных приборов (теодолит, эккер)

Горизонтальный угол — это ортогональная проекция простран­ственного угла на горизонтальную плоскость. Вертикальный угол, или угол наклона, заключен между наклонной и горизонтальной линиями.

Измерение горизонтальных и вертикальных углов на местности выполняют теодолитами.

Измерение горизонтального угла (рис. 49, а) заключается в следующем. В вершине А измеряемого угла ЛВС устанавливают центр круга с делениями. Круг располагают горизонтально, т. е. параллельно уроненной поверхности. Проекции направлений АВ и АС, угол между которыми измеряют, пересекут шкалу круга по

 

отсчетам (делениям) бис. Разность этих отсчетов дает искомый угол: ^АВС = с—Ь.

На этом принципе основано устройство теодолитов (рис. 49, б). Подставку 2 прибора устанавливают на подъемные винты /. В от­верстие подставки входят ось вращения лимба 3, в которую, в свою очередь, входит ось алидады 4. Лимб представляет собой стеклян­ный или металлический круг с делениями. Алидада — металличе­ский круг, на которой крепятся две колонки подставки 5 трубы, несущие ось НН вращения трубы 8 вертикального круга. На за-

Рис. 49. Горизонтальный угол (а) и схема устройства тео­долита (б):

1 — винт, 2, 5 — подставки, 3, 7 — лимбы, 4, 6 — алидады, # — зри­тельная труба, 9 —уровень, 10, 11 — оси

щитном корпусе алидады 4 укреплен цилиндрический уровень 9.

Отечественная промышленность выпускает теодолиты, измере­ния которыми выполняют с погрешностью от 0,5" до 30". Допус­тимая погрешность указывается в марке прибора, например 2 ТЗО, Т5—5.

Рассмотрим устройство наиболее часто применяемых теодоли­тов. Теодолит 2ТЗО (рис. 50, а) имеет зрительную трубу 10, жестко соединенную с горизонтальной осью, которая закреплена в отверстиях колонки 12. Труба может вращаться в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Трубу фокусируют на предмет враще­нием кремальеры 13. Резкость изображения сетки регулируют в со­ответствии со зрением наблюдателя вращением кольца окуляра трубы. Зрительную трубу наводят на предмет в вертикальной плос­кости наводящим винтом 14, при этом закрепительный винт 11 должен быть зажат. Поворот теодолита в горизонтальной плоско­сти и точное наведение зрительной трубы на предмет (визирную цель) осуществляется винтом 18 при зажатом винте 17. Для наве­дения зрительной трубы вместе с закрепленным лимбом и алидадой служат закрепительный винт 19 и наводящий винт, который распо­ложен на подставке теодолита. На зрительной трубе установлен оптический визир 9, с помощью которого трубу грубо наводят на предмет. Рядом с окуляром зрительной трубы находится окуляр 4 отсчетного микроскопа 5.

Теодолит имеет стеклянные круги с делениями от 0 до 360° с интервалом 10 делений. Каждое градусное деление оцифровано. Вертикальная ось прибора устанавливается в отвесное положение по цилиндрическому уровню 16. Уровень имеет котировочные вин­ты 15. Подставка 2 теодолита несъемная, жестко скреплена с ос­нованием 20, служащим одновременно дном футляра. Ход подъем­ных винтов 1 подставки регулируется, что дает возможность ус­тановить безлюфтовый плавный ход.

Рис. 50. Теодолит 2ТЗО:

а — общий вид, б — ориентир-буссоль, в — поле зрения отсчетного ми­кроскопа, г — поле зрения зрительной трубы, сетка нитей; 1, П, 14, 15, 17—19 — винты, 2 — подставка, 3, 4— окуляры, 5 — микрометр, 6 — вертикальный круг, 7 — паз, 8 — ориентир-буссоль, 9 — визир, 10 — зрительная труба, 12 — колонка, 13 — кремальера, 16 —_уровень, 20 — основание, 21 — футляр, 22 — крышка, 23 — зеркало, ' 24 — индексы, 25 — стрелка, 26 — грузик

Теодолит имеет полую вертикальную ось, что позволяет цент­рировать прибор над точкой местности с помощью зрительной тру­бы. Для наблюдения предметов, расположенных под углом более 45° к горизонту, а также для центрирования теодолита над точкой служат окулярные насадки, надеваемые на окуляры зрительной трубы и отсчетного микроскопа.

Окулярная насадка представляет собой призму, изменяющую направление визирной оси на 90°. Призма заключена в оправу, ко­торая, в свою очередь, помещена в обойму. Оправа с призмой сво­бодно вращается в обойме. На боковой крышке теодолита есть по­садочный паз 7 для установки ориентир-буссоли 8.

Ориентир-буссоль (рис. 50, б) помещена в металлический фут­ляр 21 с крышкой 22, в которую для удобства наблюдений вмонти­ровано зеркало 23. В корпусе нанесены два индекса 24 и помеще­на магнитная стрелка 25. Для уравновешивания магнитной стрел­ки на ее южный конец надет грузик 26, который можно перемещать

вдоль стрелки. Ориентир-буссоль крепится к теодолиту таким об­разом, чтобы линия, проходящая через индексы 24, была парал­лельна визирной оси трубы. Перед работой стрелку буссоли, нахо­дящуюся постоянно в закрепленном положении, опускают (разар-ретируют) для свободного вращения в горизонтальной плоскости. Трубу теодолита 2ТЗО можно при необходимости располагать горизонтально. Для этого на трубу устанавливают уровень: трубу перемещают примерно горизонтально, снимают визир, а на его мес­те закрепляют уровень.

Рис. 51. Теодолит 2Т5:

а — общин вид, б — поле зрения микроскопа; 1, 3, 15, 17 —винты, 2, 5 — подставки.

4 —защелка, 6, 11 — окуляры, 7 — визир, 3 — вертикальный круг, 9 — окно, 10 —

уровень, 12 — зеркало, 13 — объектив, 14 — кремальера, 16 — отвес

Теодолитом 2ТЗО можно не сходя с одного места, визировать зрительной трубой, снимать отсчеты по обеим кругам, наблюдать за установкой уровней. Это особенно важно при работе на неустой­чивом грунте. При измерениях углов в микроскоп (рис. 50, в) пе­редаются одновременно изображения горизонтального (отсчет 70°05') и вертикального (отсчет 358°48') кругов. Отсчет и оценка доли наименьшего деления круга производятся по неподвижному ин­дексу. Изображение сетки нитей показано на рис. 50, г.

Теодолит 2Т5 (2Т5К) (рис. 51, а) имеет полую цилиндриче­скую систему осей вращения горизонтального круга. Лимб фикси­руют защелкой 4, алидаду фиксируют закрепительным винтом, а вращают наводящим винтом 17. В правую вертикальную подставку 5 помещена оптическая система отсчетных устройств горизонталь­ного и вертикального кругов.

Отсчетное приспособление теодолита — оптическая система. Свет, поступающий через осветительное окно 9, преломившись в призме, проходит через лимб горизонтального круга. Изображение делений лимба, преломившись, проходит через систему призм и

 

попадает в окуляр 11 микроскопа. Точно так же передастся в ми­кроскоп и изображение делений лимба вертикального круга. Цепа деления лимба 1°. В поле зрения микроскопа (рис. 51, б) видны более мелкие деления шкалы — минуты. Отсчет определяют по штриху лимба на отсчетной шкале, например отсчет по горизон­тальному кругу Г равен 174°55', по вертикальному В — 2°04'. Если штрих не совпадает с целым делением, десятые части самого мел­кого деления определяют на глаз. В данном случае это будут десятые доли минуты.

Рис. 52. Теодолит ТН: а — общий вид, б — Отсчетное устройство; /, 2, -1, 8, 9 — винты, 3,7 — микроскопы, 5 — уровень, 6 —вертикальный круг, 10 — лимб. 11 — алидада

Вертикальный круг тео­долита жестко скреплен со зрительной трубой, а с али­дадой вертикального кру­га — цилиндрический уро­вень. Наличие уровня на алидаде вертикального круга позволяет устанавливать ее начальные штрихи горизон­тально. В теодолите 2Т5К уровня при вертикальном круге нет, и его роль выпол­няет оптический компенса­тор. Индекс компенсатора занимает горизонтальное по­ложение, и при измерении вертикальных углов показа­ния отсчитывают по шкале без дополнительных дейст­вий. Это облегчает работу наблюдателя и повышает производительность труда.

Теодолит ТН (рис. 52, а) имеет металлический лимб с ценой деления 10'. Конструкция теодолита такая же, как у описанных. Отличие— в отсчетном устройстве.

Отсчетное устройство (рис. 52, б) теодолита ТН — верньер — представляет собой две шкалы, нанесенные на противоположных частях алидады 11. Цена деления верньера меньше цены деления лимба 10 на величину ^ точности верньера. Следовательно, если от-счетный (нулевой) штрих верньера совмещен с каким-либо деле­нием лимба, то первый штрих верньера будет отстоять от следую­щего деления лимба на величину I, второй — на 11 и т. д. Поэтому отсчетный нулевой штрих, не совмещенный ни с каким делением лимба, будет отстоять от ближайшего меньшего деления лимба на величину п1, где п — порядковый номер штриха верньера, совпада­ющего со штрихом лимба. Отсчет по лимбу с помощью верньера складывается из отсчета градусов, десятков минут и порядкового номера штриха верньера, совпадающего с любым делением лимба, умноженного на его точность. Теодолит имеет 30-секундный вернь­ер, т. е. / = 30". Деления верньера оцифрованы через 5'. Деления,

кратные Г, сделаны несколько удлиненными. Теодолит имеет по два верньера на каждом круге.

В строительстве кроме рассмотренных применяют отечественные теодолиты ТТ5, ТБ-1 и зарубежные: ТНЕО-020, ТНЕО-030, ТНЕО-120 фирмы «Карл Цейсе» (ГДР), ТЕ-Д, ТЕ-Е5 фирмы «МОМ» (Венгрия) и др.

Рис. 53. Комплект визирных целей (а) и оптический двусторонний отвес (б):

1 — марка, 2 — подставка, 3 — штатив, 4 — вертикальная ось,

5 — уровни, 6, 9 — объективы, 7 — переключатель направлений,

# — окуляр

Так как непосредственное визирование на точку, закрепленную в грунте знаком, бывает затруднено из-за неровностей местности и растительности, над знаком устанавливают визирные цели — мар­ки, вехи, шпильки.

Если требуется измерить угол с большой точностью, используют комплект визирных целей КВЦ (рис. 53, а), который со­стоит из различного количества визирных марок /, подставок 2 и штативов 3. Стандартный набор КВЦ включает также аккумуля­торы, шнуры с вилками, лампы электрической подсветки для рабо­ты в ночное время или в шахтах. Для центрирования визирной марки над точкой применяют оптический двусторонний отвес ОДО (рис. 53, б).

Центрирование марки производят следующим образом. Штатив устанавливают над точкой, следя за тем, чтобы его головка была примерно горизонтальна, а центр находился над точкой. Подставку с ОДО помещают на головке штатива. Глядя в окуляр 8, смещают по головке штатива подставку с ОДО до совпадения креста сетки нитей с точкой и в этом положении подставку закрепляют. Выдви­гая — вдвигая ножки штатива, приводят пузырьки двух взаимно перпендикулярных уровней 5 в нуль-пункт. При этом наведение креста сетки нитей на точку может немного нарушиться. Слегка от­крепляют винт и перемещением подставки вновь наводят ОДО на точку. В этом случае может незначительно нарушиться вертикаль­ность оси ОДО. Восстанавливают вертикальность оси подъемными винтами подставки. Центрирование и приведение оси ОДО в отвес-

 

ное положение повторяют несколько раз, добиваясь совпадения креста сетки нитей визирной трубы отвеса с точкой при положении уровней в нуль-пункте. По окончании центрирования подставки над точкой ОДО вынимают и на его место в подставку устанавливают визирную марку.

Вехи устанавливают, непосредственно совмещая заостренную часть с центром точки. Отвесность вех проверяют по вертикальной нити сетки трубы теодолита (рис. 54). Центр сетки трубы совме­щают с ее основанием.

Рис. 54. Поле зрения трубы при наведении ее на веху

Рис. 55. Двухзеркальный эккер ЭГ (а) и по­строение угла (б):

/, 5 — зеркала, 2, 4 — окна, 3 — корпус, 6,7 — винты, 8 —ручка, 9 — кольцо

Шпильки устанавливают при измерении углов с короткими сторонами. Острие шпильки совмещают с центром знака, а отвес­ность проверяют по вертикальной нити сетки трубы. Теодолит цен­трируют над вершиной измеряемого угла с помощью нитяного от­веса либо оптического центрира. При центрировании нитяным отвесом его крепят к винту. Этим же винтом крепят к головке штатива подставку с теодолитом. Перемещая штатив целиком и выдвигая — вдвигая ножки штатива, выполняют предварительное центрирование, добиваются, чтобы при этом головка штатива бы­ла горизонтальна, а острие отвеса находилось вблизи от центра знака. Острие отвеса совмещают с центром знака передвижением теодолита по головке штатива. Погрешность центрирования теодо­лита над точкой с помощью нитяного отвеса не превышает 5 мм.

Центрирование теодолита с помощью оптического отвеса аналогично центрированию ОДО. Погрешность центрирования 0,5—1,0 мм.

Для построения на местности прямых углов с небольшой точ­ностью служит двухзеркальный геодезический эккер ЭГ (рис. 55, а).

 

 

Эккер состоит из трехгранного металлического корпуса 3, к граням которого с внутренней стороны прикреплены под углом 45° коло­дочки с зеркалами 1 к 5. Угол между зеркалами регулируют вин­тами 6 и 7. Над зеркалами вырезаны окна 2 и 4. К коробке эккера привинчена ручка 8. При построении прямого угла наблюдателю необходимо центрировать ручку эккера над точкой. Для этой цели на ручке есть кольцо 9, к которому крепится нитяной отвес.

Для построения прямого угла (рис. 55, б) в точке О к створу ЛВ необходимо, чтобы в зеркало аЪ была видна исходная визирная цель, установленная в точке А. Одновременно по створу в окне над зеркалом аЬ на глаз выставляют вторую визирную цель. Вто­рая визирная цель перемещается по створу до совпадения ее изо­бражения с изображением исходной визирной цели.

Визирная цель устанавливается в точке, от которой должен быть опущен перпендикуляр к створу АВ. Наблюдатель с эккером пере­мещается вдоль створа линии АВ до совмещения визирных целей, видимых в окне.

Правильность работы эккера проверяют так. В створе линии А В в точке С дважды восставляют перпендикуляр: сначала ориенти­руясь по точке Л, затем — по точке В. Если ^тол между зеркалами равен 45°, то визирные цели, устанавливаемые в точке С, совпадут. Исправления при необходимости выполняют регулировочными вин­тами 6 и 7.

Поверки теодолитов

До начала работы с теодолитом внешним осмотром проверяют его устойчивость на штативе, плавность хода подъемных и наводя­щих винтов, прочность фиксации вращающихся частей закрепи­тельными винтами. Если теодолит получен с завода, после ремон­та, от другого специалиста, до ввода теодолита в эксплуатацию выполняют поверки. В процессе поверок удостоверяются в правиль­ном взаимном положении осей прибора (рис. 56, а).

1. Ось И и цилиндрического уровня горизонтального круга долж­на быть перпендикулярна оси УУ вращения прибора (рис. 56, б).

Поверку выполняют в такой последовательности: теодолит уста­навливают на штативе так, чтобы уровень был расположен по на­правлению двух любых подъемных винтов и, вращая их в разные стороны, приводят пузырек уровня в нуль-пункт, затем поворачи­вают горизонтальный круг теодолита на 180°. Если пузырек остал­ся на середине или отклонился не более чем на 1 деление, уровень исправен, если более чем на 1 деление — неисправен.

Для устранения неисправности пузырек перемещают исправи­тельными винтами уровня к нуль-пункту на одну половину дуги отклонения, подъемными винтами — на вторую.

После выполнения поверки удостоверяются, что теодолит сохра­няет рабочее положение. Для этого горизонтальный круг повора­чивают на 90°, приводят пузырек цилиндрического уровня на сере­дину и поворачивают горизонтальный круг в произвольном направ-

 

 

 

лении. Если при различных положениях круга относительно подъемных винтов пузырек остался на середине, поверка считается выполненной, а теодолит установленным в рабочее положение.

2. Визирная ось РР труды должна быть перпендикулярна оси НН вращения трубы (рис. 56, в).

Рис. 56. Схемы геометрических осей теодолита: а — общая, б— е — при поверках

Поверку выполняют в такой последовательности. Вертикальную ось теодолита приводят в отвесное положение. Для этого сна­чала устанавливают уровень теодолита по направлению двух подъемных винтов и, вращая их в разные стороны, приводят пузы­рек на середину ампулы. Затем поворачивают теодолит на 90° и вращением третьего подъемного винта приводят пузырек снова на середину. Наводят трубу на удаленную, ясно видимую точку, за­крепляют лимб и берут отсчет а\ по горизонтальному кругу. От­пускают зажимный винт зрительной трубы и переводят трубу через зенит. Открепляют зажимный винт алидады и наводят трубу на ту же точку, берут повторный отсчет а₂.

Если отсчеты «1 и «2 равны или отличаются не более чем на двойную точность отсчетного устройства, то теодолит исправен, ес­ли больше — неисправен.

Чтобы устранить неисправность, из отсчетов а\ и а₂ находят среднее значение: а= (а\-ги2)1'2.. Микрометренным винтом устанэв-

ливают на горизонтальном круге средний отсчет а (изображение точки сместится от вертикальной нити). Снимают с окулярного колена трубы колпачок, ослабляют вертикально расположенные винты и вращением боковых исправительных винтов смещают сет­ку до совпадения перекрестия сетки нитей с точкой визирования. После юстировки закрепляют винты.

Можно измерять угол и при нарушенном соотношении осей. В этом случае отсчеты берут при двух положениях трубы (КП и КЛ) и из этих отсчетов определяют среднее.

3. Ось НН вращения трубы должна быть перпендикулярна оси VV вращения прибора (рис. 56, г).

Поверку выполняют в такой последовательности. Теодолит ус­танавливают на расстоянии 10—15 м от стены здания. Вертикаль­ную ось вращения приводят в отвесное положение. Трубу наводят на точку, высоко расположенную на здании, и закрепляют горизон­тальный круг. Трубу плавно опускают до горизонтального положе­ния. На стене отмечают проекцию точки. Переводят трубу через зенит, опускают закрепительный винт алидады и снова наводят на ту же точку. Проектируют точку на тот же уровень и закрепляют.

Если проекции точки совпадают, то теодолит исправен, если не совпадают — неисправен.

Условия этой поверки гарантируются заводом-изготовителем. При нарушении условия прибор направляют в мастерскую для ре­монта.

При работе с нарушенным соотношением осей выполняют сле­дующие правила: измерения выполняют только при двух положе­ниях круга. При подъеме трубы до 30° и расстоянии до проектируе­мой точки до 20 м допускается несовпадение проекций до 30 мм; за окончательный результат принимают среднее из двух наведений.

4. Вертикальная нить АА сетки зрительной трубы должна быть перпендикулярна оси НН ее вращения (рис. 56, д).

Поверку выполняют в такой последовательности. Вертикальную ось вращения теодолита приводят в отвесное положение. На рас­стоянии 8—10 м от теодолита закрепляют отвес. Вертикальную нить наводят на отвес.

Если вертикальная нить сетки совпадает с нитью отвеса, то теодолит исправен, если отклонилась от отвеса — неисправен.

Чтобы исправить соотношение осей, снимают с окулярного ко­лена трубы колпачок, ослабляют исправительные винты сетки и поворачивают диафрагму так, чтобы вертикальная нить сетки сов­местилась с нитью отвеса.

При нарушении условия поверки визируют только перекрестием сетки нитей.

После выполнения этой поверки повторяют вторую поверку.

5. Компенсатор вертикального круга должен обеспечивать не­изменный отсчет по вертикальному кругу при наклонах вертикаль­ной оси теодолита в пределах ±2' (для теодолитов Т5К).

Поверку выполняют в такой последовательности. Вертикальную ось вращения теодолита приводят в отвесное положение, располо-

 

жив один из подъемных винтов в направлении выбранной точки местности. Трубу наводят на точку, расположенную на расстоянии •50 м, и закрепляют закрепительными винтами трубы и горизонталь­ного круга. Действуя подъемными винтами, наклоняют теодолит на 3—4 деления уровня, наводят вновь трубу на ту же точку местно-•сти и делают отсчет по вертикальному кругу. Повторяют те же дей­ствия, наклонив теодолит на 3—4 деления уровня в другую сто­рону.

Если разность отсчетов, полученных при первом и втором на­клонах теодолита, не превышает ±0,1, то теодолит исправен, если превышает — неисправен.

При нарушении этого условия работать нельзя, теодолит на­правляют в оптико-механическую мастерскую для исправления.

6. Визирная ось КК'К" оптического отвеса должна совпадать с осью К'К" вращения теодолита, т. е. УК (рис. 56, е).

Поверку выполняют в такой последовательности. Вертикальную •ось вращения теодолита приводят в отвесное положение. Отмечают на местности точку, в которую проектируется наблюдаемый в оку­ляр центр отвеса. Повернув теодолит на 180°, снова отмечают про­екцию центра отвеса.

Если проекции точек совпадают до 1 мм, то теодолит исправен, -если не совпадают до 1 мм — неисправен.

Чтобы устранить неисправность, снимают крышку, под которой расположены два винта, скрепляющие отвес с теодолитом, отпус­кают винты и передвигают окулярную часть до совмещения про­екций первой и второй точек. Нельзя выполнять работы при не­совпадении проекций центра отвеса свыше 3 мм — теодолит в этом случае отправляют в ремонт.

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: