Катетометры
Классификация контрольно-измерительного оборудования для поверки геодезических приборов
Тема 8. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Лекция №14
Для поверки и испытаний геодезических приборов используется разнообразное оборудование, многообразие которого определяется характером геодезических измерений и относительно высокой точностью и сложностью конструкций приборов.
Различают контрольно-измерительное оборудование и приборы общетехнического и специализированного назначения. Общетехнические средства контроля применяются в приборостроении, машиностроении, станкостроении и других отраслях. Специализированные средства предназначаются для контроля геодезической техники и широко используются на заводах-изготовителях геодезических приборов, а также при эксплуатации последних.
По назначению контрольно-измерительное оборудование принято подразделять на группы: 1) приборы для угловых измерений; 2) приборы для линейных измерений; 3) электро- и радиоизмерительные приборы; 4) приборы визуального контроля.
С точки зрения конструкции контрольно-измерительные приборы делятся на: штриховые, микрометрические, рычажно-механические, рычажно-оптические, оптико-механические, радиоизмерительные.
По характеру связи чувствительного элемента прибора с измеряемым объектом различают контактные и бесконтактные устройства. В свою очередь, бесконтактные приборы можно подразделить на проекционные и интерференционные.
Среди оптико-механических приборов можно выделить два вида технических средств: прямого действия и сравнения. При помощи приборов сравнения получают значение измеряемой величины из сопоставления ее с аттестованной мерой (оптиметры, катетометры). Приборы прямого действия позволяют определить размер контролируемого объекта непосредственно по отсчетному устройству (например, микроскоп, длиномер).
Среди мер длины можно выделить штриховые и концевые меры. У штриховых мер общий размер и интервалы в пределах меры определяются расстояниями между осями двух соответствующих штрихов. Размер концевых мер определяется расстоянием между плоскостями, ограничивающими меры.
Радиоизмерительные приборы классифицируются по типу преобразователей на: индуктивные, емкостные, электронные, фоторезисторные, потенциометрические, гальваномагнитные и др. В поверочной практике наиболее широкое распространение получили первые три типа.
Средства контроля угловых величин можно классифицировать по типу меры, реализуемой в конструкции прибора. По этому признаку различают три вида контрольно-измерительных приборов: 1) прототипы изделий («жесткие меры») в виде многогранников, плиток, угольников, шаблонов; 2) гониометрические устройства, при помощи которых измеряемый угол сравнивают с соответствующим значением интервала угломерной шкалы; 3) тригонометрические устройства, у которых мерой является угол прямоугольного треугольника, две стороны которого воспроизведены средствами методами линейных измерений.
На практике классификация контрольно-измерительных поверочных и испытательных средств отличается большим многообразием. В частности для большинства видов и типов измерительных приборов вполне приемлемо разделение их по принципу действия, конструктивному решению, методу реализации меры и т. п.
Контрольно-измерительные общетехнические и специализированные приборы и средства в поверочной практике используются, как правило, в качестве образцовых средств при оценке основной метрологической характеристики контролируемого прибора, а также для определения отдельных параметров и характеристик приборов.
Коллиматоры
Коллиматором называют оптическую систему, предназначенную для создания параллельного пучка лучей, т.е. для имитации бесконечно удаленной цели. Коллиматоры обычно применяют в качестве визирных целей (указателей направлений) при измерении углов и направлений в лабораторных условиях.
Основными частями коллиматора являются длиннофокусный объектив, в фокальной плоскости которого помещен измерительный элемент, и осветитель. В качестве измерительных элементов применяют сетки с различными шкалами, миры, точечные диафрагмы. Осветитель используется для обеспечения достаточной и равномерной освещенности измерительного элемента.
Объектив, измерительный элемент и осветитель монтируют внутри общей металлической трубы; нередко коллиматор дополняется окулярным микрометром, и тогда он превращается в измерительный прибор.
Фокусные расстояния коллиматоров различаются в широких пределах; наибольшее применение в геодезической практике находят коллиматоры с фокусными расстояниями 250, 300—350, 400, 500 и 1000 мм. Чем больше фокусное расстояние, тем точнее измерения.
Угловое поле объективов (2w) обычно составляет для большинства коллиматоров 1-3°, что достаточно для многих практических целей. Широкоугольные коллиматоры, применяемые для определения углового поля телескопических систем, имеют 2w = 40—50°. Относительные отверстия объективов 1:4-1:15, что позволяет легко устранять аберрации при расчете объектива.
В рабочее положение коллиматоры приводятся при их размещении на специальных подставках или кронштейнах.
В качестве коллиматоров могут использоваться зрительные трубы высокоточных теодолитов и нивелиров, снабженные подсветкой поля зрения.
Автоколлиматоры
Автоколлиматоры предназначены для измерения малых углов методом автоколлимации. Они относятся к оптико-механическим угломерным приборам прямого действия. Основные технические данные автоколлиматоров приведены в табл. 2.
Буква «У» в шифре автоколлиматоров означает «унифицированный». Унификации подверглись габаритные размеры подставки и зрительной трубы, оптический микрометр, принадлежности приборов. До унификации наиболее распространенным автоколлиматором был АК-0,25, применявшийся в лабораторной практике для измерений с погрешностью не более 1,5" в одной плоскости.
На базе автоколлиматора АК-0,25 был создан фотоэлектрический прибор ЦФ-2 с ценой деления измерительной шкалы 0,1". Чувствительность прибора была повышена благодаря фотоэлектрической системе наведения. Затем отечественная промышленность стала выпускать фотоэлектрический автоколлиматор АФ-1Ц с цифровым отсчетом. Диапазон его измерений 10'. Дискретность цифрового отсчета 0,1 и 0,2".
В комплект автоколлиматора по заказу потребителя включаются: запасная окулярная насадка с автоколлимационной шкалой, зеркало, многогранная призма, электрооборудование, принадлежности по техническому обслуживанию и уходу за прибором.
Катетометр относится к оптико-механическим бесконтактным средствам линейных измерений. Основная область применения катетометра — измерение размеров недоступных деталей, выполнение координатных измерений крупногабаритных изделий.
Основные технические характеристики катетометров типов КМ-8 и КМ-9, выпускаемых по ГОСТ 19719—74, приведены в табл. 4.
Принцип измерения катетометром основан на сравнении определяемой длины отрезка, находящегося на некотором удалении от прибора, со встроенной в прибор штриховой мерой путем последовательного визирования на концы измеряемого отрезка.
В метрологической практике катетометр может использоваться для поверки реек в вертикальном положении, а также для определения основной погрешности нивелира.