Поверки и юстировки геодезических приборов

2.1. Поверки и юстировки теодолита

При изготовлении и сборке теодолита положения отдельных деталей и частей прибора отличается от идеальной теоретической схемы, что приводит к появлению так называемых инструментальных погрешностей измерения углов. Инструментальные погрешности, вызванные несоблюдением геометрической схемы теодолита (рис. 2.1), выявляются в результате специально производимых поверок теодолита и устраняются путем его последующей юстировки или регулировки.

В теодолите должны выполняться следующие геометрические условия:

1. Ось вращения теодолита ZZ должна быть перпендикулярна оси цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга UU;

2. Ось вращения зрительной трубы НН должна быть перпендикулярна визирной оси WW;

3. Ось вращения теодолита ZZ должна быть перпендикулярна оси вращения зрительной трубы НН.

Остаточное влияние этих погрешностей исключается специальными методами работы с приборами. Производство измерений без предварительного выполнения поверок и юстировок недопустимо.

До начала наблюдений каждая бригада должна выполнить эти поверки и ряд исследований теодолита с целью установления его пригодности к работе. Поверки и исследования выполняются всеми членами бригады, обязательно проверяется соблюдение следующих требований к теодолиту.

Рис.2.1 Геометрическая схема теодолита.

Первая поверка. Вращение подъемных винтов подставки должно быть плавным, без скачков и срывов.

Вторая поверка. Ось цилиндрического уровня горизонтального круга UU должна быть перпендикулярна оси вращении теодолита ZZ.

Теодолит устанавливают так, чтобы уровень при алидаде горизонтального круга располагался параллельно двум подьемным винтам и вращением этих подъемных винтов в разные стороны пузырек уровня устанавливается на середину ампулы (в нуль-пункт), затем открепляют закрепительный винт алидады и поворачивают верхнюю часть теодолита на 90° и вращением третьего подъемного винта устанавливают пузырек уровня в нуль-пункт. После этого открепляют закрепительный винт алидады и поворачивают верхнюю часть теодолита на 180°. Если пузырек сместился с нуль-пункта не более чем на одно деление, то условие выполнено.

Если условие нарушено, то юстировку (исправление)

Рис.2.2. Поверка уровня при алидаде

горизонтального круга

производят исправительными винтами уровня (под наблюдением руководителя практики). Для этого смещают пузырек уровня к нуль-пункту на половину его отклонения исправительными винтами уровня и окончательно устанавливают пузырек уровня в нуль-пункт подъемным винтом.

После выполнения юстировки поверку повторяют.

Третья поверка. Визирная ось зрительной трубы WW должна быть перпендикулярна оси вращения трубы НН (определение коллимационной ошибки С).

Угол отклонения визирной оси WW трубы от перпендикуляра к ее горизонтальной оси НН вращения называется коллимационной погрешностью «С».

Для проверки данного условия выбирают удаленную (>50м), находящуюся на горизонте ясно видимую точку М, визируют на нее, на пример при положении КП, и берут отсчет по лимбу горизонтального круга П (рис. 2.3.). Затем переводят трубу через зенит, визируют на точку М при положении КЛ и снова берут отсчет по лимбу горизонтального круга Л. При отсутствии коллимационной погрешности Л-П±180º=0.

Рис. 2.3. Определение коллимационной погрешности.

Если коллимационная погрешность имеет место, то при первом наведении трубы (КП) визирная ось займет положение VV', а правильный «N» отсчет по лимбу будет

N=П+С. (1)

При втором наведении (КЛ) визирная ось займет положение V₁V'₁, а правильный отсчет по лимбу будет

N=Л-С±180º. (2)

Сравнивая эти формулы видим, что коллимационная погрешность влияет на отсчеты по лимбу с разными знаками, следовательно N=(П+Л±180º)/2, т.е. среднее из отсчетов свободно от влияния коллимационной погрешности.

Для определения коллимационной погрешности вычтем (1) из (2), получим Л-П±180º-2С=0 или С=(Л-П±180º)/2.

Для исключения влияния коллимационной погрешности устанавливают на лимбе средний отсчет N (минуты):

N = (П+Л)/2.

Центр сетки нитей при этом сойдет с (·) М. Ослабив вертикальный закрепительный винт сетки нитей, горизонтальными винтами сетки, передвигают ее до совмещения центра сетки нитей с изображением (·) М.

Четвертая поверка. Горизонтальная ось вращения трубы должна быть перпендикулярна к вертикальной оси прибора.

Выполнение этого условия необходимо для того, чтобы после приведения теодолита в рабочее положение коллимационная плоскость занимала вертикальное положение.

Установив теодолит в 30-40м от стены какого-либо здания, и приведя лимб в горизонтальное положение, центр сетки нитей наводят на некоторую высоко (~30º выше горизонта) расположенную точку А на стене. При закрепленной алидаде наклоняют трубу примерно до горизонтального положения ее визирной оси и отмечают Рис.2.4. Схема выполнения 4 поверки карандашом на стене (·) а₁, в

которую проектируется центр

сетки нитей. Переводят трубу через зенит, открепляют алидаду и при втором положении трубы проводят аналогичные действия.

Если (·) а₁ и а₂ совпадают, или если отрезок а₁ а₂ в поле зрения зрительной трубы не выходит из биссектора сетки нитей (двойной нити), то условие поверки выполнено. В противном случае ось вращения трубы не перпендикулярна к основной оси прибора. Эта погрешность вызывается неравенством колонок, на которых располагается труба. Юстировка выполняется в мастерской или на заводе – изготовителе.

Пятая поверка. Одна из нитей сетки должна быть параллельна, другая перпендикулярна к вертикальной оси теодолита.

После выполнения описанных выше поверок и юстировок наводят центр сетки нитей на какую-нибудь точку, расположенную на уровне горизонта и медленно поворачивают алидаду вокруг вертикальной оси, наблюдая за положением точки. Если при перемещении алидады изображение точки не будет сходить с горизонтальной нити, то условие поверки выполнено. В противном случае (если сходит больше чем на три ширины штриха сетки нитей) производится исправление положения сетки нитей путем ее поворота, после предварительного ослабления закрепительных винтов сетки. После выполнения этой поверки необходимо повторить поверку перпендикулярности визирной оси трубы к ее горизонтальной оси вращения (3 поверка).

Шестая поверка. Определение места нуля МО вертикального круга.

Выбирается точка, расположенная выше горизонта и производится снятие отсчетов по вертикальному кругу на эту точку при положении вертикального круга слева (КЛ) и положении вертикального круга справа (КП). Вычисляется место нуля:

МО₁ = (КЛ + КП) / 2.

При работе необходимо следить за уровнем при алидаде горизонтального круга. Затем производится наблюдение еще на одну точку и вычисляется МО₂. Если МО₁ совпадает с МО₂ или отличается от него не более чем на 2t (для теодолита 2Т30П - 1'), то вычисляется среднее значение МО

МО_ср = (МО₁ + МО₂) / 2.

2.2 Поверки и юстировки нивелира Н-3.

На рис.2.5 показаны основные оси нивелира. В нивелире с уровнем

Рис.2.5. Основные оси нивелира.

при зрительной трубе должны соблюдаться следующие геометрические условия:

1. Ось круглого уровня Yкр должна быть параллельна оси вращения нивелира 00;

2. Ось цилиндрического уровня Yц должна быть параллельна визирной оси bb;

3. Ось вращения нивелира должна быть перпендикулярна визирной оси.

Первая поверка. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.

Тремя подъемными винтами приводят пузырек уровня в нуль-пункт и поворачивают верхнюю часть прибора на 180°. Если пузырек остается в нуль-пункте, то условие выполнено. В противном случае исправительными винтами перемещают пузырек к нуль-пункту на половину отклонения. Окончательно устанавливают пузырек в нуль-пункт подъемными винтами.

После юстировки поверку повторяют.

Вторая поверка. Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси прибора. (Поверка главного условия нивелира.)

Для выполнения этой поверки необходимо на местности разбить базис равный 50м±10м (рис.2.6).

Рис.2.6. Схема выполнения главной поверки нивелира

В точку А поставить нивелир, привести его в рабочее положение, измерить высоту прибора і₁. В точке В базиса установить рейку и взять на нее отсчет П (по средней нити по черной стороне рейки). Затем поменять прибор и рейку местами. Установить прибор в точке В и измерить высоту его і₂, в точке А установить рейку и взять на нее отсчет З. Вычислить величину i по формуле:

Если условие нарушено, то необходима юстировка.

Рассмотрим эту поверку на примере.

Пример. При выполнении поверки были получены результаты:

і₁= 1207мм; П=1486мм; і₂=1370мм; З= 1107мм.

Вычислим величину i:

Так как условие поверки нарушено, необходимо сделать юстировку. Требуется исправить отсчет по рейке З на точке стояния нивелира В. Для этого вычислим значение x по формуле:

И вычислим верный отсчет: З_о= З – x = 1107-8 =1099.

Устанавливают отсчет 1099 по рейке З_о при точке стояния нивелира в В, действуя, элевационным винтом (наводят перекрестие сетки нитей на этот отсчет).

Пузырек цилиндрического уровня при этом уйдет из середины в сторону. Открывают пластину, закрывающюю доступ к исправительным винтам цилиндрического уровня, ослабляют горизонтальные винты и, действуя вертикальными исправительными винтами уровня, выводят пузырек на середину ампулы. Поверку повторить до тех пор, пока i не станет ≤ 10".

Третья поверка. Вертикальная нить сетки должна быть параллельна оси вращения нивелира. В защищенном от ветра месте подвешивают отвес, а в 20 - 25м от него устанавливают нивелир и с помощью круглого уровня приводят ось вращения нивелира в отвесное положение. Затем совмещают в поле зрения трубы один из концов вертикальной нити со шнуром отвеса. Если другой конец нити совпадает с отвесом или отклоняется от шнура меньше, чем на толщину нити сетки нитей, то условие выполнено.

Если же условие нарушено, то, ослабив крепежные винты сетки нитей, пластинку с сеткой нитей поворачивают до совмещения вертикальной нити со шнуром отвеса.

2.3. Поверки реек

Первая поверка. (Поверка выполняется для реек, имеющих уровни). Ось круглого уровня должна быть параллельна геометрической оси рейки. Нивелир приводят в рабочее положение; в 50 - 60м от него на колышек устанавливают рейку. Зрительную трубу наводят на рейку и совмещают вертикальную нить сетки с ребром рейки. Если пузырек уровня на рейке будет находиться в середине, то условие выполнено. В противном случае исправительными винтами уровня приводят пузырек в нуль-пункт. На этом завершается первая часть поверки. Далее поворачивают рейку на 90° и повторяют поверку.

Вторая поверка. Определение разности нулей рейки П («пятки рейки» - начального отсчета по красной стороне рейки). Нивелир приводят в рабочее положение и на расстоянии 5 - 8м от него на костыль или гвоздь со сферической головкой устанавливают рейку. Берут не менее трех пар отсчетов по черной (Ч) и по красной (КР) сторонам рейки. Для каждой пары вычисляют разность нулей П - пятку рейки по формуле:

П = КР-Ч

и из полученных значений вычисляют среднее. Разности нулей (пятку рейки) определяют для обеих реек. Она используется для контроля правильности снятия отсчетов.

2.4.Компарирование лент и рулеток.

Перед линейными измерениями должна быть определена действительная длина мерного прибора путем сравнения с известной длиной контрольного прибора. Такое сравнение называется компарированием, оно производится на компараторах (стационарных или полевых).

Для стальных мерных лент стационарные компараторы устраивают в виде гладкого деревянного бруса. На концах бруса имеются шкалы, расстояние между нулями которых точно известно. Ленты укладывают на компаратор, натягивают и по шкалам определяют их длину. Нередко применяются полевые компараторы. Для этого, на ровном месте, на расстоянии около 120 м устанавливают прочные знаки с отмеченными точками, расстояние между которыми измеряют более точным прибором (например, электронным тахеометром). Измеряя затем многократно это расстояние лентой, определяют фактическую длину ленты.

Например: Длина полевого компаратора равна 120,373м. После многократных измерений рабочей лентой (6-8 раз) была получена длина 120,125м. Поправка за компарирование вычислится по формуле:

Δl_k= (D_н- D_р)/n,

где D_н – длина компаратора, полученная в результате измерений светодальномером (120,373м);

D_р- длина компаратора, полученная в результате измерений рабочей лентой (120,125);

n = D_р/l₀,

здесь l₀- номинальная длина рабочей ленты (20м).

Тогда Δl_k будет равна + 0,041м. А длина рабочей ленты равна 20, 041м

Результаты компарирования, осмотра теодолита, нивелира, реек и выполнения поверок записывают в тетрадь поверок приборов.