Принципиальное устройство и поверки нивелира

 

В настоящее время на производстве в основном используют два вида нивелиров: а) с уровнями при трубе для установки ее в горизонтальное положение и б) с компенсаторами маятникового типа, автоматически удерживающими визирную ось в горизонтальном положении (при наклоне не более чем 5 – 10'). В последние годы нашли свое применение лазерные нивелиры и нивелиры с автоматической регистрацией взятых отсчетов.

Современные нивелиры с уровнями (рис.2.18) снабжены дополнительным круглым уровнем (1) для установки прибора в рабочее положение и элевационным винтом (2), позволяющим наклонять на небольшой угол зрительную трубу вместе с цилиндрическим уровнем. Перед каждым отсчетом по рейке этим винтом пузырек уровня приводят в нуль–пункт.

Особенностью конструкции данного нивелира является наличие в нем системы призм, с помощью которых изображение концов пузырька уровня передается в поле зрения трубы. Пузырек уровня находится в нуль–пункте тогда, когда его концы в контакте (рис.2.19,б).

 

 

На рис.2.19,а показано отсутствие контакта.

У нивелира с уровнем нужно выполнить 3 поверки.

1–я поверка: ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения прибора.

Тремя подъемными винтами приводят пузырек уровня в нуль–пункт. Поворачивают подставку на 180⁰. Если пузырек отклоняется от середины, то исправительными винтами уровня перемещают пузырек в сторону середины на половину дуги отклонения, а подъемными винтами приводят в нуль–пункт.

2–я поверка: горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна оси вращения нивелира.

Горизонтальную нить наводят на рейку и берут отсчет по левому концу средней нити, затем трубу передвигают по азимуту и берут отсчет по правому концу. Если эти отсчеты отличаются более, чем на 1 мм, то сетку нужно развернуть. Для этого ослабляют крепежные винты обоймы сетки и разворачивают ее.

3–я поверка: ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси (главное условие).

Поверку выполняют способом двойного нивелирования вперед. Для этого на сравнительно ровной местности закрепляют колышками две точки на расстоянии 50 – 70 м друг от друга. Над одной из точек ставят нивелир, над другой – рейку. После приведения нивелира в рабочее положение измеряют его высоту i₁ над точкой и снимают отсчет по рейке (рис.2.20,а).

Пусть визирная ось не параллельна оси уровня и отсчет в взят с ошибкой x, тогда превышение

. (59)

После этого меняют местами нивелир и рейку и вновь выполняют нивелирование вперед (рис.2.20,б). При этом

. (60)

Приравняв выражения (59) и (60), находим ошибку отсчета

. (61)

Если эта ошибка окажется более 4 мм, то положение оси цилиндрического уровня нужно исправить. Для этого вычисляют исправленный отсчет а₀ = а – x и, не снимая нивелир со второй станции, делают отсчет по рейке равным а₀ с помощью элевационного винта, а пузырек уровня возвращают в нуль–пункт исправительными винтами. Для контроля поверку повторяют.

У нивелира с компенсатором первые две поверки аналогичны, а третье условие заключается в том, что визирная ось должна быть горизонтальна. Поверка выполняется также двойным нивелированием, но исправление делают по–другому: на второй станции исправленный отсчет а₀ устанавливают с помощью вертикальных исправительных винтов сетки.

 

Тригонометрическое нивелирование

 

Принципиальная схема этого вида нивелирования показана на рис.2.21. Для нахождения превышения h между точками А и В в одной из точек ставится теодолит, а на другую ставят визирную цель (например, рейку).

Из решения прямоугольного треугольника следует, что так называемое табличное превышение

, (62)

а искомое превышение

, (63)

где D – расстояние между точками; n – угол наклона, L – высота визирования.

Если D измеряется нитяным дальномером, то

;

. (64)

 

Рис. 2.21. Тригонометрическое нивелирование

Для нахождения превышения по этой формуле составлены таблицы, и потому оно называется табличным.

Гидростатическое нивелирование выполняют с помощью сообщающихся сосудов (рис.2.22) и превышения находят по разности уровня жидкости в этих сосудах.

Если сосуды имеют одинаковый размер l, то согласно рисунку

, (65)

где отсчеты а и b берут либо по выгравированной на стекле шкале, либо с помощью штанговых микрометров. Если же сосуды имеют разные размеры l₁ и l₂, то искомое превышение можно получить по результатам двойного нивелирования с переменой мест сосудов. Тогда

; ;

. (66)

Гидростатическое нивелирование обладает наивысшей точностью, поэтому его применяют для строгой выверки технологического оборудования: конвейерных линий, установки магнитов в ускорителях элементарных частиц и т. п. Но оборудование для этого метода не транспортабельно и оно применяется на ограниченных площадях в закрытом помещении.