Мерные приборы для непосредственного измерения расстояний

Рулетки. Рулетки изготавливают из инвара, стали (нержавеющей) или с полиамидным покрытием, ткани - тесьмяные и фибергласса с капроновым кордом. В настоящее время все более широкое распространение находят лазерные рулетки с дальностью измерений до 100м и более. Стальные рулетки для предохранения от коррозии и истирания изготавливают с полиамидным покрытием. Рулетки выпускают длиной 1,2,5,10, 20,30,50 и 100м. Ширина полотна 10-12мм, толщина – 0,15 – 0,30мм на полотне стальной рулетки наносят штрихи (деления) через 1мм или только на первом дециметре, тогда остальную часть полотна размечают через 1см. Цифры подписывают у каждого дециметрового деления, а у дециметровых делений добавляют букву м - метры. Стальные рулетки выпускают с полотном, намотанным на крестовину (РК)или вилку (РВ)и в закрытом корпусе или футляре. Металлические рулетки 1м и2м делают изогнутыми по ширине – желобковыми (РЖ). Длинномерные рулетки (50м и100м) применяют в комплекте с динамометрами, обычно пружинными, обеспечивающими стандартное натяжение рулетки 100н или 10кг. Тесьмяные (или тесемочные) рулетки изготавливают из плотной ткани с металлическими, обычно медными, прожилками, пропитанной специальным составом и покрытой краской. Полотно тесьмяной рулетки разделено штрихами через 1см, подписаны дециметровые штрихи и выделены метровые. Их хранят свернутыми в пластмассовом корпусе. Ими пользуются для измерений не требующих высокой точности.

Землемерные ленты. Они представляют собой стальную полосу шириной 10-20мм, толщиной 0,4-0,5мм и длиной 20,24,и 50м. Их выпускают двух типов – штриховые (ЛЗ) и шкаловые (ЛЗШ).

Штриховая лента ЛЗ имеет на концах наклепанные латунные наконечники со скошенными вырезами, закругленными в конце. Ширина вырезов 5-6мм, соответствует диаметру шпильки (шпилька – металлический стержень из проволоки длиной 40-50см с заостренным концом и кольцом-ручкой на другом конце). Против центров закруглений вырезов перпендикулярно к продольной оси ленты нанесены штрихи, расстояние между ними соответствует номинальной длине ленты в метрах, подписанной на ней. Оканчивается лента ручками для переноса и натяжения ее при измерениях.

Рис.6.1. Штриховая мерная лента

Лента разделена на дециметровые отрезки пробитыми круглыми отверстиями по оси ленты. Полуметровые деления отмечены заклепками, а метровые – металлическими пластинками с цифрами метров. Оцифровка метров выполнена с двух сторон ленты: на одной стороне метры возрастают в прямом направлении от 1 до конца, а на другой в обратном направлении от 1 в конце до начала. Сумма чисел равна номинальной длине ленты. Отсчет по штриховой ленте берется визуально, с оценкой на глаз 0,1 доли наименьшего деления – дециметра, то есть до 1см. В нерабочем положении лента хранится намотанной на специальное кольцо. В комплект ленты ЛЗ входят 6 или11 шпилек. Они служат для фиксации уложенной на земле ленты. Их вставляют в вырезы уложенной на земле и натянутой ленты и втыкают в грунт. Расстояния такой лентой измеряют последовательной укладкой ее в створе линии на земле и фиксацией начального и конечного штрихов ленты шпильками, втыкаемыми в землю через вырезы на концах ее.

Процесс измерения. Измерение длины линии выполняют два человека – мерщики. Ленту разматывают с кольца так, чтобы оцифровка возрастала по ходу измерения. Используют 6 или 11 шпилек в зависимости от длины измеряемой линии, из них одна у заднего мерщика, остальные у переднего. Задний мерщик совмещает с началом линии нулевой штрих ленты и фиксирует ее, втыкая шпильку через вырез в землю. Передний мерщик растягивает ленту и по указанию заднего мерщика укладывает ее в створе измеряемой линии, затем встряхивает ленту, натягивает ее с усилием 5кг, вставляет шпильку в вырез на конце ее и втыкает в землю. Так фиксируется первое уложение ленты. Одно уложение ленты называется пролет. После этого передний мерщик снимает ленту со шпильки, оставляя ее в земле, а задний вытаскивает шпильку и оба переносят ленту в подвешенном положении вперед вдоль створа линии. Дойдя до передней шпильки задний мерщик вставляет вырез ленты на шпильку, затем ориентирует (направляет) переднего мерщика в створ. Передний мерщик, как и в первом пролете, фиксирует ленту воткнутой шпилькой. Затем работа продолжается в том же порядке, пока передний мерщик не выставит все 5 или10 шпилек, задействованных в измерении. У заднего мерщика окажется 5 или10 шпилек, а у переднего одна воткнутая в землю на конце ленты. Убедившись в наличии комплекта шпилек, задний мерщик передает переднему все собранные шпильки и записывает в журнал измерений одну передачу шпилек. При этом одна шпилька всегда должна оставаться воткнутой в землю, иначе процесс измерения прервется и измерения придется начинать заново. Измеренный отрезок будет равен 5 или 10 пролетам, что при использовании 20м ленты составит 100м или 200м. В конце линии, как правило, получается неполный пролет – остаток. Для его измерения ленту протягивают вперед от последней шпильки в полном пролете до конечной точки линии и отсчитывают по ленте целые метры и дециметры, а сантиметры оценивают на глаз. Результат записывают в журнал. Число шпилек у заднего мерщика соответствует числу уложений ленты от начала 100м или 200м отрезка линии. Вычисляют измеренную длину линии по формуле:

D’ = l_o * (n – 1)*N + l_o* n’ + r, где l_o - номинальная длина ленты; n – число шпилек, участвующих в измерении ( 6 или 11) ; N - число передач шпилек; n’ –число шпилек у заднего мерщика после последней передачи их; r – остаток. Если используется 20м лента и 6 шпилек, то D’= 20 (n – 1) +20 n’+ r.

Для контроля и повышения точности линию измеряют второй раз, в обратном направлении. При этом мерщики меняются местами, а за начало принимают конечную точку линии.За окончательное значение принимают среднее арифметическое из прямого и обратного результатов измерений. D’cp = (D’пр + D’обр) /2. Вычисляют также относительную погрешность измерения как отношение разности прямого и обратного значения к их сумме: 1/N = (Dпр’ – Dобр’)/ (Dпр’ + Dобр’). Она должна быть меньше допустимой 1:2000. Если это требование не выполнено, то измерения повторяют.

Чтобы избежать грубых ошибок (просчетов) при измерениях необходимо принимать следующие меры: 1) подсчитывать сумму шпилек в руках у заднего и переднего мерщиков; 2) следить, чтобы при измерении остатка лента не была перекручена; 3) следить, чтобы при измерении остатка отсчет производился от заднего конца ленты.

Измерения считаются выполненными правильно, если вычисленная относительная погрешность не превышает допуск: 1/3000 при измерениях по твердому покрытию; 1/2000 при на ровной поверхности грунт; 1/1000 при неблагоприятных условиях измерений – болотистая, кочковатая, заросшая местность, либо измерения по снегу, пашне и т.п. Иногда допускается погрешность 1/800. В большинстве случаев допускают расхождение двух измерений из расчета 2см на каждое уложение 20м ленты. Ленты ЛЗ позволяют измерять длины линий с относительной ошибкой 1:2000 – 1:3000.

Шкаловая мерная лента ЛЗШ предназначена для измерения линий с более высокой точностью, чем штриховая. Она не разделена на метры и дециметры, а имеет только на концах 10-сантиметровые шкалы с миллиметровыми делениями. Номинальной длиной ленты является расстояние между нулевыми штрихами шкал. Измерение расстояний такой лентой производится путем отсчетов по задней З и передней П шкалам одновременно двумя мерщиками по команде: «отсчет». Остатки, превышающие 10см, измеряют стальной или инварной рулеткой. Для измерения ленту подвешивают на специальных блочных штативах с деревянными головками в створе измеряемой линии. Ленту натягивают через блоки динамометром или гирями. Перед взятием отсчетов в головки штативов втыкают тонкие иглы и измеряют температуру воздуха термометром-пращом для последующего введения поправки за температуру, принимая температуру ленты равной температуре окружающего воздуха. Длину измеренной линии D’ вычисляют по формуле: D’ = l * n + S(П – З) + r, где l – уравнение ленты; n – число уложений ленты; П и З - отсчеты по передней и задней шкалам; r – остаток. Шкаловая мерная лента обеспечивает точность измерения линий 1:5000.

Рис.6.2. Шкаловая мерная лента

Рулетками линии измеряют аналогично измерению штриховой лентой, но концы уложенной рулетки фиксируют более точно, иглами или остро заточенным карандашом.

Измеренную длину линии приводят к горизонту. Для этого в среднее значение измеренной линии вводят поправки за компарирование, за температуру и за наклон линии. Фактическая длина мерного прибора (ленты или рулетки) всегда отличается от номинальной, указанной на нем. Это обусловлено погрешностью нанесения штрихов, ограничивающих их длину; измерения производятся при температуре и натяжении мерного прибора отличающихся от тех, которые были при градуировке. Кроме того, от постоянного натяжения при измерениях мерные ленты, рулетки и проволоки с течением времени удлиняются. Поэтому при измерениях с относительной погрешностью 1: 1500 и выше необходимо учитывать разность между номинальной и фактической длиной мерного прибора, которую определяют компарированием. Компарированием называется сравнение рабочего мерного прибора с другим прибором – эталоном, длина которого известна с более высокой точностью. Наиболее просто компарирование производится, если рабочая и эталонная меры одинаковой номинальной длины. В этом случае оба мерных прибора укладывают на плоской поверхности (на полу) параллельно так, чтобы начальные штрихи располагались на одной линии. Натягивают приборы с одинаковой силой и металлической линейкой с миллиметровыми делениями измеряют расстояние между конечными штрихами, которое и будет поправкой за компарирование рабочего прибора. Поправка за компарирование мерного прибора равна разности длин рабочей и эталонной меры: Dlк =lр – lэ. Этот способ приближенный. Более точно фактическую длину мерного прибора определяют на специальных устройствах – компараторах, стационарных или полевых. Полевой компаратор представляет собой закрепленный на ровной местности базис длиной 120м разделенный через 20м и измеренный с высокой точностью. Компарирование производится путем измерения длины компаратора рабочим мерным прибором и сравнением результата D’с длиной компаратора D. Разность между ними, деленная на число уложений n мерного прибора, дает поправку за компарирование Dlк =(D’-D) / n = D’/n – D/n = lр – lэ при нормальной температуре t_o (в РФ t_o = +20^оС). Обычно длину мерного прибора выражают уравнением l = l_o + Dlк +Dl_{t ,} где Dl_t – поправка за температуру, которая вычисляется по формуле Dl_t = a* l_o (t - t_o) , где a- коэффициент линейного расширения материала мерного прибора (для стали a = 0,000012); t - температура прибора при компарировании, t_o - нормальная температура равная +20^оС.

Поправку за компарирование в измеренную длину вводя со знаком плюс, если фактическая длина мкрного прибора больше эталонной и со знаком минус, если фактическая длина меньше эталонной.

На строительных площадках часто приходится откладывать отрезки меньше длины рулетки. Поэтому у используемых стальных рулеток проверяют не только всю длину ее, но и длины метровых отрезков. Для этого используют специальную контрольную (Женевскую) линейку с ценой наименьшего деления 0,2мм.

Компарирование мерных приборов производят перед началом измерений.