Лекция 10. Нивелиры. Назначение, устройство, поверки и юстировки.

Открыто с: Вторник, 28 января 2025, 00:00
Закрывается: Вторник, 1 июля 2025, 14:47

10.1 Классификация нивелиров

10.2 Назначение и основные части нивелира 3Н-5Л

10.3 Поверки и юстировки нивелира

10.4 Нивелирные рейки

10.5 Подготовка нивелира к работе

11.6 Порядок работы на станции


10.1 Классификация нивелиров

Нивелир - геодезический прибор, предназначенный для определения разности высот (превышений) между точками земной поверхности горизонтальным лучом визирования.

Нивелиры классифицируют по точности и способу приведения линии визирования в горизонтальное положение.

В зависимости от принципа работы, нивелиры подразделяются на три типа:

- оптические;

- цифровые (электронные);

- лазерные.

Оптические  нивелиры в соответствии с ГОСТом  по точности делят на:

- высокоточные (Н-05), предназначенные для нивелирования I и II классов;

- точные (Н-2) предназначенные для нивелирования Ш и IV классов;

- технические(Н-3). предназначенные для инженерно-технических работ.

В основу маркировки нивелира положена средняя квадратическая погрешность измерения превышения на 1 км двойного хода. Так для нивелира Н-05 средняя квадратическая погрешность измерения превышения на 1 км двойного хода составляет не более 0,5мм, Н-2 – 2мм, Н-3- 3мм.

В зависимости от способа приведения линии визирования в горизонтальное положение различают:

- уровенные нивелиры, имеющие цилиндрический уровень и                         элевационный винт, с помощью которого добиваются горизонтальности визирного луча при нивелировании.

- нивелиры с компенсатором (самоустанавливающиеся), у которых линия визирования занимает горизонтальное положение автоматически после приведения оси прибора в отвесное положение.

Цифровые (электронные) нивелиры отличаются от оптических наличием электронного устройства, снимающего отсчеты по специальной штрих – кодовой рейке. Прибор снабжён функцией хранения собранной информации и отправки через электронные носители потребителю.

К самым распостраненным видам электронных нивелиров можно отнести:

1.    Leica ( Лейка)

2.    Topcon ( Торсон)

3.    Sokkia ( Соккия)

4.    Trimble (Тримбл)

Лазерные нивелиры предназначены в основном для выполнения геодезических разбивочных, строительно-монтажных и отделочных работ. Лазерный нивелир дает видимый (красный) луч и работает без приемника излучения.

Лазерные нивелиры   Sokkia ( Соккия), Topcon ( Торсон) ,Trimble (Тримбл)

10.2 Назначение и основные части нивелира 3Н-5Л

Нивелтр 3Н-5Л – относится к нивелирам технической точности и используется для создания высотной основы при топографических съёмках, проведении изысканий и в строительстве, рис.1.

Обозначение 3Н-5Л расшифровывается:

3 – нивелир применяется для геометрического нивелирования ΙΙΙ класса;          Н – нивелир;

5 – со среднее допустимая квадратичекая ошибка при измерении превышения ±5 мм на 1 км хода;

Л – в исполнении с лимбом.


Рисунок 1. Нивелир 3Н-5Л

Нивелир состоит из 2-х частей, верхней и нижней.

Верхнюю часть составляют зрительная труба и цилиндрический уровень, которые помещены внутри корпуса. На верхней плоскости корпуса имеется механический визир для грубого наведения нивелира на рейку.

На верхней плоскости корпуса находится круглый уровень для горизонтирования прибора, элевационный и наводящий винты, винт кремальеры.

Нижняя часть корпуса имеет металлический лимб и подставку с 3 подъёмными винта

10.3 Поверки и юстировки нивелира

Поверки нивелира заключаются  в установлении правильности выполнения ряда геометрические условий, предъявляемых к прибору. Исправление неисправностей называется юстировкой.

Основные геометрические оси нивелира  представлены на рис.2.

1.     ОО – основная ось вращения прибора;

2.     uu – ось цилиндрического уровня;

3.     VV – визирная ось зрительной трубы;

4.     u'u' – ось круглого уровня;

5.    mm – средняя горизонтальная нить сетки



                      Рис. 2 Схема основных осей нивелира

1. Поверка круглого уровня.

Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.

Выполнение поверки.

Уровень располагают между двумя подъемнымивинтами, вращая их
одновременно в разные стороны, приводят пузырек круглого уровня на середину. Затем поворачивают трубу на 180º и наблюдают за перемещением пузырька. Если пузырек круглого уровня остался в нуль-пункте, условие поверки выполнено. Если пузырёк уровня сместится от нуль-пункта больше чем на одно деление, то условие поверки не выполнено и требуется юстировка.

Юстировка.

При помощи исправительных винтов круглого уровня перемещают пузырек по направлению к нуль-пункту на половину дуги отклонения, вторую половину отклонения выполняют подъемными винтами и поверку повторяют заново.

2. Поверка сетки нитей.

Горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна к вертикальной оси нивелира.

Выполнение поверки.

Нивелир наводят на рейку так, чтобы ее изображение в трубе оказалось в левой части поля зрения трубы, затем в правой части, при этом каждый раз снимают отсчеты по рейке. Если отсчеты не различаются, условие поверки выполнено. Если отсчеты различаются более чем на 1 мм проводят юстировку.

Юстировка.

Юстировка проводится поворотом сетки нитей с помощью юстировочных горизонтальных  винтов, крепящих оправу в корпусе трубы, поверку повторяют заново.

3. Поверка главного геометрического условия

Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы.

Выполнение поверки.

Поверка главного геометрического условия выполняется двойным нивелированием способом «вперед» одной и той же линии с разных ее концов рис 3. Линия длиной 40-60 м (АВ) закрепляется колышками на местности.

 Нивелир устанавливают  над точкой А, так чтобы окуляр находился над колышком, приводят ось вращения нивелира в отвесное положение при помощи круглого уровня и  измеряют высоту прибора i1, в точке В отвесно устанавливают рейку, и снимают отсчет b0. Затем меняют местами нивелир и рейку, измеряют высоту прибора i2 и снимают отсчет по рейке а0.

При данном расстоянии погрешность Х в отсчетах не должна превышать 4 мм. Тогда условие поверки  выполняется. 

Х = (а0+ b0) /2 – (i1+ i2))/2≤4мм


Рис. 3. Схема главного геометрического условия

Если Х > 4 мм, проводят юстировку.

Юстировка.

Вычисляют исправленный отсчет по рейке аисп.= а0–х, при помощи элевационного винта устанавливают на рейке отсчет аисп.. при этом пузырек цилиндрического уровня сместится из середины. Исправительными винтами цилиндрического уровня пузырек уровня возвращают на середину,
поверку повторяют заново.

10. 4 Нивелирные рейки

Нивелирные рейки являются линейными мерными приборами, используются при техническом и тригонометрическом нивелировании.

В зависимости от класса и точности нивелирования применяют различные типы реек:

- деревянные;

- алюминевые;

- инварные;

- фиберглассовые

Деревянные нивелирные рейки подразделяются на:

РН-05 - односторонние штриховые рейки длиной 3000 и 1200 мм, применяются для измерения превышений с точностью 0,5мм на 1км хода;

РН-3 - двусторонние шашечные рейки длиной 1500, 3000 и 4000 мм  применяются для измерения превышений с точностью 3мм на 1км хода;

РН -10 - двусторонние шашечные рейки длиной 4000 мм применяются для измерения превышений с точностью 10мм на 1км хода.

При техническом нивелировании применяют двухсторонние цельные рейки РН-3 длиной 3 м, а также складные рейки длиной 3-4 м.

На рейках нанесены деления в виде шашек, ценою в 1 см, такие рейки называются шашечными, рис.4. Основная шкала рейки имеет деления черного и белого цвета, нулевой отсчёт совмещен с пяткой рейки. Дополнительная шкала на другой стороне рейки имеет чередующиеся красные и белые деления. Начальный отсчет на дополнительной шкале выражается произвольным числом, например  4687, 4787, 7487. Счет делений возрастает от нижнего конца рейки, каждая шашка имеет ширину 1см, деления на шкале подписаны цифрами через каждый дециметр. Отсчеты по рейки берутся в миллиметрах и записываются в виде четырехзначного числа. Например 2895мм. 


Рис. 4 Шашечная рейка

Алюминиевые нивелирные рейки - представляют собой телескопическую конструкцию, изготовленную из алюминиевого профиля, имеющую возможность раскладываться в одну прямую линию и складываться внутрь, рис.5. С одной стороны имеют геодезическую Е-образную шкалу, которая является основной, с обратной – миллиметровую, предназначенная для снятия отсчета при малых (менее 1 м.) от нивелира расстояниях.



Рис.5 Телескопическая  рейка

10.5 Подготовка нивелира к работе

Подготовка нивелира к работе состоит из двух действий:

- приведение оси прибора в отвесное положение

- установка трубы для наблюдений

Приведение оси прибора в отвесное положение производится с помощь. подъемных винтов, путем приведения пузырька круглого уровня на середину.

Установка трубы для наблюдений состоит из двух действий:

- установка трубы по глазу;

- установка трубы по предмету

При установке трубы по глазу добиваются четкого изображения сет­ки нитей вращением диоптрийного кольца окуляра.

При установке трубы по предмету добиваются резкого изображения делений рейки вращением кремальеры. Изображение рейки и сетки нитей должны быть видны одинаково резко.

11.6 Порядок работы на станции

При техническом нивелировании порядок работы на станции состоит из следующих этапов:

1. Устанавливают нивелир посередине между точками, приводят его в рабочее положение;

2. Визируют на заднюю рейку и берут отсчет по черной стороне ач;

3. Визируют на переднюю рейку и берут отсчет по черной стороне bч , затем по красной стороне bк ;

4. Визируют на заднюю рейку и берут отсчет по красной стороне ач.

5. Вычисляют превышения по черным и красным сторонам реек.

hч = ач – bч

hк = ак – bк,

где  hч – вычисленное превышение по черной стороне рейки

hк – вычисленное превышение по красной стороне рейки

ач - отсчет по задней рейке

bч - отсчет по передней рейке

Расхождения в превышениях не должны превышать 5 мм,  при выполнении условий, вычисляют среднее превышении, рис.6.

hср. = (hк + hч )/2

Отметка точки В при заданной отметке точки А будет равна:

HВ = HА + hср



Рис. 6 Работа на станции при техническом нивелировании

Все данные заносят в журнал нивелирования, таблица 1

              Журнал технического нивелирования                                      Таблица 1

№ ст.

Набл. точки

Отсчеты по рейкам, мм

Превышения, мм

ГИ, м

Отметка Н, м

задняя

Промежу точная

передняя

hч(кр)

hср

 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

I

А

1040

 

 

 

 

 

100,000

 

5720

 

 

0840

 

 

 

В

 

 

0200

0838

0839

 

100,839

 

 

 

4882