Для отримання точних і надійних даних при геодезичних роботах використовується прилад під назвою нівелір. В першу чергу перед початком вимірювань треба перевірити нівелір на справність, а потім зробити його правильну настройку. Зазвичай ця робота проводиться в спеціальних геодезичних лабораторіях і охоплює ряд важливих операцій і процедур, які виявляють реальні параметри нівеліра і дозволяють порівняти їх з паспортними даними приладу. Якщо ці дані не збігаються, то обладнання вважається несправним.
Нівелір (а) і його оптична схема (б): 1, 4, 5, 9, 10 - гвинти, 2 - підставка, 3, 7 - рівні, 6 - зорова урубу, 8 - візир, 11 - установча притискна пластина, 12 - об'єктив, 13 - фокусуються лінза, 14 - сітка ниток, 15 - окуляр, 16 - 19, 21 - призми і лінзи, 20 - дзеркало, 22 - рівень.
Перевірка нівеліра проводиться в терміни, зазначені в його документації, а якщо у нього закінчився термін експлуатації, то використовувати такий прилад не рекомендується. Таке геодезичне обладнання може піддаватися позаплановим перевіркам з різних причин, наприклад, через втрату сертифіката нівеліра. Методика випробувань в лабораторії кожного приладу залежить від його типу. Розглянемо існуючі види такого устаткування:
- оптичні нівеліри;
- цифрові прилади для визначення різниці висот на місцевості;
- лазерне обладнання для цих робіт.
Оптична схема нівеліра з компенсатором.
Налаштування останнього типу нівеліра є найскладнішою, і тому самостійно її виконати не можна. Такі лазерні моделі перевіряються досвідченими фахівцями в обладнаних за останнім словом техніки лабораторіях. Перевірка такого нівеліра включає в себе загальний контроль окремих вузлів устаткування, установку потрібних рівнів, перевірку правильності підвіски компенсатора, роботу з віссю випромінювання і установку правильності горизонтальній площині приладу, вимір квадратичної похибки.
Цифрові вимірювачі рівня без спеціального обладнання точно налаштувати неможливо, тому їх треба перевіряти в спеціальних умовах. Таке обладнання перевіряють на точність установки рівня рейки (круглого), дієздатність цифрової частини (складається з декількох етапів), діапазон дії компенсаційної системи, наявність систематичної і квадратичної похибки.
Оптичний нівелір можна спробувати налаштувати самостійно, якщо точно дотримуватися рекомендацій фахівців.
Як перевірити нівелір оптичний?
Налаштування починається із зовнішнього огляду приладу і включає в себе такі умови:
Пристрої лазерного нівеліра: 1 - лазерна трубка, 2 - світловод, 3 - штатив, 4 - перехідна деталь, 5 - об'єктив, 6 - нівелір, 7 - джерело електроживлення.
- на корпусі нівеліра не повинно бути слідів корозії;
- мають бути відсутні видимі на око механічні пошкодження;
- всі механізми настройки повинні мати плавний хід, без ривків і затримок.
Подальша методика перевірки і настройки залежить від моделі нівеліра, але є загальні процедури для всіх типів таких оптичних приладів:
- юстирування рівнів;
- виявлення симетрії настройки і їх контроль;
- зміщення різних осей приладу і знаходження кута зсуву між ними;
- правильність установки сітки зорової труби нівеліра;
- квадратична похибка поділок шкали приладу.
Початковий етап робіт
Перевірка починається з оцінки зовнішнього стану і комплектності нівеліра. Потім візуально обстежуються такі параметри:
- чистота оптичних поверхонь зорової трубки;
- одночасне зображення ліній сітки має бути чітким і контрастним;
- перевіряються кінці міхура контактного рівня;
- на нівелір не повинно бути слідів корозії і механічних дефектів, які можуть заважати проведенню точних вимірювань;
- комплектність обладнання повинна відповідати тому, що зазначено в його паспорті або сертифікаті.
Після цього треба провести оцінку працездатності нівеліра і переконатися в правильному взаємодії його рухомих деталей. Проводиться випробування за такими параметрами:
Види лазерних нівелірів.
- справність всіх деталей приладу;
- в підйомних, закріпних і навідних винтиках не повинно бути виявлено їх коливання;
- окуляр повинен обертатися плавно, без ривків;
- цим же вимогам повинні задовольняти підйомні гвинти;
- дзеркало підсвічування рівня треба перевірити на відсутність помутніння;
- кріплення рухомих деталей не повинні мати пошкоджень;
- обстежуються стопорні гвинтики на точність затиску;
- треба переконатися в працездатності компенсатора і демпфера, при цьому всі гвинти юстування треба встановити в середнє положення;
- обстежується справність деталей штатива;
- необхідно переконатися, що становий гвинт точно підходить до даної моделі нівеліра.
Після цього всі затискні деталі на штативі підтягують і перевіряють на стійкість. Щоб це зробити, прилад встановлюють на триногу і пускають у хід: націлюють зорову трубку на рейку і роблять відлік. Потім натискають (обережно) на верхню частину штатива і знову беруть показання. Якщо отримані результати збігаються або відрізняються незначно, а бульбашка не змінює свого положення, то штатив стійкий. Якщо цього немає, то треба знайти причину або замінити триногу нової.
Перевірка круглого рівня і юстирування
Пристрій нівелірної рейки: а - милиця, б - черевик, в - відлік по рейці.
Для автоматичної настройки оптичного нівеліра треба почати з перевірки круглого рівня. Він являє собою нормаль в точці так званого нуль-пункту до поверхні шліфування. Головна умова при цьому - вісь його повинна знаходитися паралельно осі обертання приладу.
Для перевірки потрібно встановити зорову трубку паралельно будь-яким 2 підйомним гвинтів, з їх допомогою треба постаратися перемістити бульбашку круглого рівня в нуль-пункт, а потім розгорнути верхню частину нівеліра на 180 градусів навколо вертикальної осі.
Якщо після цього дії бульбашка залишиться в центрі капсули, можна вважати цей пункт перевірки виконаним. Якщо ж цього не сталося, то треба зробити юстировку - виконати ряд установок для отримання потрібного взаємного розташування деталей приладу і їх нормальної взаємодії. Для цього за допомогою гвинтів для юстування круглого рівня треба змістити бульбашка на ½ відхилення до центру капсули. Залишкову неточність ліквідують за допомогою так званих підйомних винятково. Ці дії проводять кілька разів, поки не буде отримано потрібний результат.
Горизонтальна візирна вісь і її перевірка
Перевірка циліндричного рівня. Вимірювання з нерівними відстанями до рейок.
Для її налаштування повинно бути виконана така умова: лінія наведення приладу повинна бути горизонтальною при знаходженні бульбашки в центральній частині нуль-пункту. Щоб перевірити виконання цієї умови, треба вибрати 2 точки (С і М), які рознесені на 25-35 м. Встановлюють в них рейки, а нівелір фіксують на штативі з таким розрахунком, щоб він виявився посередині, між цими точками. Прилад пускають у хід і беруть відлік по рейкам, а потім проводять обчислення різниці між рівнями розташування точок (С і М). Як приклад припустимо, що показання нівеліра по першому відліку одно 1, 378, а по другому - 1, 278 метра. Тоді перевищення (прш) дорівнює різниці цих чисел - 0, 1. Переставляють штатив з нівеліром якомога ближче до точки С і беруть новий відлік по рейці. Припустимо, він дорівнює 1, 2 м. Тоді теоретичний показник дорівнює: по першій точці - С-прш = 1, 278, а по другий рейці - М-1, 2 = 0, 078 метра. Потім беруть новий відлік по М і порівнюють отриману цифру з теоретичної. Якщо ця різниця більше трьох міліметрів, то треба провести юстування.
Циліндричний рівень і ухили при положенні бульбашки: а - вид збоку, 6 - вид зверху, 1 - ампула, 2 - рідина, 3 - бульбашка, 4 - виправний гвинт, 5 - ухил ампули.
Відгвинчують захисну кришку на окулярі, використовуючи наявну в комплекті нівеліра шпильку для юстування, повертають регулювальний гвинт до тих пір, поки реальне свідчення на середньої горизонтальної межі не співпаде з теоретичним результатом (0, 078 метра). Потім перевірку повторюють.
Якщо встановити нівелір таким чином, щоб окуляр трубки при горизонтальному розташуванні візирної осі був попереду рейки на два-три сантиметри, то можна по ній дуже точно визначити висоту інструменту. На об'єктив треба надіти картонну або пластикову кришку, забарвлену в чорний колір. В її центрі треба зробити отвір в два-три міліметри. Основний спостерігач дивиться через нього на рейку, а помічник встановлює на неї зроблену з прозорого матеріалу пересувну деталь з чорним штрихом в середині. За вказівками спостерігача вона встановлюється так, щоб відмітка припадала точно навпроти отвору в кришці. Після цього робиться відлік по рейці.
Установка сітки ліній зорової трубки
Для цього треба на дистанції 10-15 метрів від нівеліра зміцнити схил і привести обладнання в робочий стан. Вертикальну лінію сітки націлюють на схил, і якщо один її кінець відхилений на відстань більше 1 мм (вимірюють лінійкою), відгвинчують гвинти кріплення окуляра і знімають його, звільнивши доступ до сітки. Потім поправляють її поворотом до збігу з зображенням шнура виска. Окуляр повертають на місце і загвинчують всі гвинти. Перевірку повторюють, щоб упевнитися в правильності настройки вертикальної сітки.
Щоб перевірити її горизонтальні нитки, прилад наводять на ціль в 12 метрах від штатива, а потім повільно пересувають зорову трубку в горизонтальній площині гвинтиком наводки. Стежать за тим, чи є відхилення нитки від мети. Якщо різниця більше одного міліметра, то виробляють юстировку сітки в горизонтальній площині так само, як і для вертикальних ліній.
працездатність компенсатора
А - в - схеми розташування осей при перевірках нівеліра, г - позиції нівеліра при третьої повірці.
Щоб переконатися в правильності дії компенсаційної системи, треба виконати наступне умова: при нахилах приладу потрібно, щоб в межах дії компенсатора вісь зорової трубки була горизонтальною.
Щоб домогтися цього, пухирець круглого рівня переводять в нуль-пункт, а візирну лінію нівеліра націлюють на встановлену вертикально рейку. Проводять ретельну фокусування приладу і беруть перший відлік (наприклад, С1). Після цього послідовно отримують 4 положення міхура круглого рівня, нахиляючи вісь нівеліра гвинтами для підйому вправо, вліво, назад і вперед. Після кожної зміни положення беруть відлік по точках (С2, С3, С4, С5). Потім обчислюють різницю між показаннями - (С1 - С2, С1 - С3, С1 - С4, С1 - С5). Ці значення не повинні перевищувати 1 мм. Якщо цього немає, то треба нести нівелір в майстерню, де зроблять ремонт або заміну компенсатора.
Правильність зміщення візирної лінії при зміні фокусу зорової трубки
Прилад націлюють на рейку, ретельно фокусують і беруть відлік. Потім за допомогою кремальерного пристрої порушують первинну фокусування. Знову ретельно виправляють фокус трубки і знову беруть відлік по рейці. Різниця не повинна перевищувати 1 міліметр. Якщо вона більше, то треба нести нівелір в майстерню на ремонт.
Визначення похибок при вимірюванні перевищень
Положення бульбашки круглого рівня при виконанні перевірки працездатності компенсатора.
Її проводять декількома етапами на місцевості, за допомогою так званого методу нівелювання з середини. Це робиться за допомогою двох рейок при промені візування довжиною до 90-100 метрів. Місця їх закріплення зміцнюють нівелірними милицями або кілочками, в які загвинчені гвинти з головками у вигляді сфери. Самі рейки повинні бути встановлені строго вертикально і не повинні змінювати свого становища протягом всіх вимірювань.
Прилад зміцнюють в їх створі на рівній відстані від цих рейок. Його приводять в дію і роблять 10 вимірів перевищень між ними. Це одна серія вимірювань. Всього треба провести 5-6 таких етапів. У нівеліра змінюють горизонт перед кожною такою вимірювальної серією.
Дослідження правильності роботи циліндричного рівня
Якщо на моделі приладу застосований рівень циліндричного типу на зорової трубці, то він повинен відповідати таким вимогам - його вісь повинна бути строго паралельна лінії візування труби. Цю перевірку треба робити в два етапи:
- що проходить через основну вісь циліндричного рівня прямовисна площину повинна бути паралельна аналогічної поверхні, що проходить через лінію візування зорової трубки;
- проекція на прямовисну площину кута між віссю рівня і труби не повинна перевищувати межу, встановлену в паспорті.
Перша умова перевіряють за допомогою рейки, встановленої в 45-55 метрах від штатива, підйомний гвинтик якого направляють в її сторону. Ретельно перевіряють горизонтальність кріплення приладу, поєднують піднімає гвинтом кінці міхура рівня, а механізмом фіксування отримують чітке зображення. Проводять відлік. Потім домагаються нахилу осі приладу підйомними гвинтиками, так щоб не змінилися показання, і фіксують положення кінців циліндричного рівня. Те ж роблять і при нахилі в протилежному напрямку. Якщо міхур залишається в обох випадках на місці або його кінці зміщуються в одному напрямку, то установка рівня визнається правильною. Якщо цього немає, то виробляють юстировку горизонтальними і вертикальними гвинтами самого циліндричного рівня.
Друга умова перевіряється за допомогою таких методів, як:
- нівелювання в прямому напрямку вперед;
- то ж, але в поєднанні з вимірами з середини;
- застосування способу з використанням різних плечей.
При кожному способі, а вони описані в спеціальній літературі, повинна проводитися не менше 3 вимірювань кута між віссю рівня і проекцією на прямовисну площину. Потім обчислюють середнє арифметичне цих вимірів і зіставляють з паспортними даними. Якщо отримана цифра не виходить за допустимі межі, зазначені в документі, то нівелір налаштований правильно.
Застосовувані прилади та пристосування
- Рейки.
- Кілочки.
- Схил.
- Гвинти зі сферичною голівкою.
- Лінійка.
- Нівелір з супутнім комплектом.
- Викрутка.
Самостійна настройка нівеліра можлива при дотриманні всіх рекомендацій, які були викладені вище.