Теодолит: поверки, устройство, измерение

Сейчас во многих областях науки, техники и промышленности требуется выполнять работы, которые связаны с привязкой объекта к местности. Это предусматривает измерение трёх координат: горизонтальных и вертикальных углов, дальности до стационарного объекта. Они нужны для подготовки площадок строительства, географической съёмке местности, установке орудийных батарей, зенитных ракетных дивизионов, радиолокационных станций. Большое внимание уделяют этим измерениям на аэродромах. С целью решения этих задач используют разные устройства для измерительных работ. К ним относится теодолит.

Описание самого теодолита

Воспользовавшись его помощью производятся очень точные измерения вертикальных и горизонтальных угловых величин.

Внешне он сделан в виде U-образного оптического устройства, находящегося на вращающейся площадке. Платформа устройства сделана круглой формы, на котором нанесены угловые деления. Помимо горизонтального, есть в наличии вертикальный круг с аналогичными угловыми делениями. Чтобы провести измерения дальности его оборудуют самыми разными лазерными измерителями. Современные теодолиты имеют электронные блоки, которые дают возможность увеличить точность измерений.

Теодолит его важные части

Устройство теодолита основано на законах оптики, механики, электроники.

Устройство теодолита 2т30

Схема теодолита включает следующие весомые части:

• оптическую часть устройства составляет зрительная труба;
• два, перпендикулярно размещенных круга (один вертикальный, другой горизонтальный);
• трагерные системы (разрешающие находится долгое время в устойчивом состоянии);
• встроенный микроскоп (способ измерения может быть штриховой или шкаловой);
• специализированная поворотная линейка (именуемая алидадой);
• закрепительный и наводящий винты;
• регулируемый штатив (воспользовавшись его помощью происходит установка на местности и подготовка прибора к работе).

Главные узлы теодолита

Не обращая внимания на разнообразие подобных измерительных устройств, строение теодолита сберегается прежним:

• визирная труба, которая закреплена между 2-ух вертикальных колонок;
• отсчётные устройства (сделаны в форме кругов с нанесёнными вдоль периметра измерительными шкалами);
• в механических аппаратах отсчётные устройства имеют штриховую или шкаловую систему;
• оптический отвес (именуется «центрир»);
• настроечное устройство (именуется «кремарьера»);
• все перечисленные системы устройства размещены на штативе.

Кремарьера теодолита дает возможность решать следующий круг задач:

• жёстко фиксировать положение визирного оптического устройства (это нужно для точного снятия показаний с лимба);
• мерить дальность до подобранного объекта;
• делать точное визирование на объекты вне зависимости от дальности;
• выполнять регулировку фокусирующей линзы;
• приводить в строго вертикальное положение главную ось всего аппарата;
• содействует получению как говорят иначе «мнимого изображения».

Отсчётные устройства

Эти устройства дают возможность отсчитывать деления лимба устройства аж до разрешённых долей. Они разделяют на три категории: штриховые, шкаловые, микрометры. Угловая шкала можно расположить на окружности. В данном случае её называют угломерным кругом или лимбом. У любого из них угловая цена деления лимба имеет собственную величину. В настоящих приборах точность деления меняется в интервале от одного градуса до пяти угловых минут. Размер лимба (диаметр) устанавливается конструкцией теодолита. Величина может меняться от 72 мм до 270 мм.

В качестве отсчётного индекса могут применяться: одиночный штрих, двойной штрих, который называется бисектор, нулевой штрих, штрих ключевой шкалы имеющегося лимба.

Очень простым отсчётным устройством считается верньер.

Они нужны для точной юстировки теодолита относительно его вертикальной направляющей. При их помощи делают обмеры углов маленькой величины в плоскости расположенной вертикально. Любой уровень состоит из таких элементов:

• маленькой колбы из стекла, в середине которой находится специализированная жидкость;
• корпуса, которые предохраняет колбу от воздействий механики.

Их делают круглые или цилиндрические.

Колбы цилиндрических уровней делают из специализированного стекла, в его состав введён молибден. Жидкость в середине колбы считается этиловым спиртом. На её поверхность наносят не смываемые штрихи с интервалом в 2 мм. Величина очень маленького наклонного угла в любую сторону, при котором встречается смещение пузырька, именуется величиной предельной чувствительности.

На поверхность стекла цилиндрических уровней наносят окружности от цента к краешку с подобным же интервалом.

Разновидности теодолитов

Современные образцы отличительны разнообразием конструктивных свойств. В основу спецификации устройств уложены следующие признаки:

• рабочий принцип;
• допустимая точность проводимых измерений (типы теодолитов);
• конструкции;
• видовым свойствам.

По принципу действия устройства выпускаются:

• механичные;
• оптические (отсчёт изготавливается на основе оптической системы);
• цифровые (отсчёт выполняется при помощи устройств электроники);
• лазерные (заложен принцип дальномеров).

Конструктивно устройства делаются двух видов: повторительный, неповторительный.

Виды теодолитов бывают:

• обычный;
• с вмонтированным компенсатором;
• автокаллимационный;
• прямого видения;
• маркшейдерский;
• электронный.

Сегодня принята следующая система определения аналогичных устройств. Буквами обозначают отношение по принятой спецификации:

• «Т» — название устройства, другими словами теодолит. Следующие буквы указывают на отношение к определённому классу.
• М – это, говоря иначе маркшейдерский теодолит. Их используют в шахтах, тоннелях, пещерах, горных проходах.
• К – говорит о наличие специализированного компенсатора, который полностью заменяет уровни.
• П – оснащение инструмента зрительной трубой прямого видения (изображение выходит не перевёрнутым).
• А – встроенный автокаллиматор.
• Э – электронные теодолиты.

Оптический маркшейдерский теодолит 2Т30М

Точные дают возможность делать угловые измерения с разрешенной ошибкой в интервале от 0,5 угловых секунд, однако не больше одной угловой секунды. Тип второй (точные) приборы делают такие измерения с точностью от 2-ух до пятнадцати угловых секунд. Точность технических агрегатов находится в интервале от двадцати до шестидесяти угловых секунд.

Принцип измерения горизонтального угла

Основополагающий принцип измерения угла состоит в определении градусной величины между направлениями на 2 подобранных объекта. Перед тем как приступить к измерению нужно повести операции по подготовке, включая горизонтирование.

Дальше следует нулевую отметку угломерного круга разместить по направлению на ось измеряемого угла. После чего делают отсчёт угла по шкале горизонтального круга.

Самыми популярными методами измерения являются:

• метод последовательных повторений;
• метод круговых приёмов.

Очередность реализации первого метода состоит в следующем. Подготовка и установка в указанном месте. Оптический визир наводится в первую очередь на один подобранный объект. После его направляют по направлению на другой объект. Перед этим выполняется подготовительная зрительная наводка. Используя винт фокусировки, одновременно регулируя диоптрийное кольцо, делают точное наведение на любой объект. Точность операции оценивают, применяя вертикальные нити. Закрепив направление на первый объект, считывают показания, которые нанесены на горизонтальном круге. Дальше ослабляют закрепляющий винт, переводят направление оптического устройства на второй объект. Повторяют операцию фиксации данных. С него считывают показания и фиксируют.

Второй метод подходит чтобы провести измерения горизонтальных углов, пребывав в одной точки. Применяя алидаду, устройство ориентируют на первый подобранный объект и устанавливают нулевые показания лимба. Дальше передвигают зрительную трубу в подобранном направлении (по часовой стрелке). По данным горизонтального круга считываю показания. Расчёт конечного результата выполняется с учитыванием установленной неточности определенного прибора.

Геометрические параметры теодолитов

Под геометрическими параметрами понимается неукоснительное соблюдение геометрического положения любого элемента теодолита.

Этими параметрами считаются:

• Положение цилиндрического уровня (размещается перпендикулярно оси грандштока).
• Направление линии вращения (вертикальная в отношении к линии самого грандштока).
• Ориентация центральной оси визирной трубки (горизонтирована, вне зависимости от направления и величины поворотного угла).
• Ориентация зрительной трубы и грандштока (всегда обоюдно перпендикулярны).

Инструкция по приведению теодолита в рабочее положение

Подготовка устройства считается довольно существенным этапом перед проведением измерений.

Центрирование

Действие предусматривает подготовительный выбор, будущую установку теодолита точно над центром известного геодезического пункта. В большинстве случаев его проводят, применяя оптический центрир. В других случаях применяют обыкновенный строительный отвес.

Горизонтирование

Предусматривает установку горизонтального круга, применяя показания уровней в горизонтальное положение.

Его выполняют, завершив дополнительную проверку уровня алидады. Регулировку делают подъёмными винтами.

Фокусировка

Фокусировка устройства предусматривает установку чёткого изображения. Точность установки ценится по чёткости наблюдаемой сетки нитей. Её проводят небыстрым изменением положения диоптрийного кольца. Перемещение длится, пока не будет получено отчётливое изображение каждой нити.

Измерение теодолитом

Измерения вертикальных и горизонтальных углов делают на проверенном устройстве. Перед проведением измерений следует проверить плавность движения всех двигающихся частей аппарата. Делают поворот алидады устройства, винтов, кремарьеры. Снижение допустимых огрехов достигается во время вращения алидады в подобранном направлении. Движения обязаны быть плавные без резких рывков. Не имеет смысла проводить возвратно-поступательные движения.

Прежде чем приступить к измерениям угла в горизонтальной поверхности, устройство устанавливают вертикально над точкой отсчёта. После делают нужные предварительные действия. Для получения положительных результатов необходимо повторить эти действия пару раз. Это даст возможность удалить допустимые ошибки и неточности, которые могут плохо оказать влияние на результат измерений.

Процессы измерения углов в различных плоскостях принципиально отличительны. Эти отличия заключаются:

• Горизонтальный угол вычисляется как арифметическая разница между измеренными величинами. Вертикальный угол устанавливается между плоскостью и величиной подъёма зрительной трубы.
• Измерение горизонтального угла изготавливается на заблаговременно подобранных участках круга, измерение вертикального выполняется без перестановок.
• Число приёмов определения горизонтальных углов превосходит это число для вертикальных углов.

Обработка проведенных измерений состоит в проведении расчётов средних значений. Результат вычитают из иных результатов. Аналогичным образом получают «приведенное направление». В качестве подтверждающего контроля точности проведенных измерений применяется оценка коллимационной ошибки. Она выходит на основании имеющихся реквизитов паспорта о точности теодолита.

Если нужно получить боле точные вычисления воспользуйтесь методами теории допустимости и математической статистики. Определить математическое ожидание и дисперсию.

Грамотная эксплуатация

Соблюдение эксплуатационных правил теодолита даст возможность не позволить серьёзных ошибок при проведении измерений. Данные правила включают очередность действий на разных стадиях эксплуатации аппарата:

• во время хранения;
• при приготовлении к работе;
• в период выполнения измерений;
• очередность оценки полученных результатов;
• порядок сборки теодолита после работы.

Большое внимание необходимо выделять всем данным правилам в особенных условиях внешней среды: температуре, влаги, силе ветра, освещённости. Фактически все теодолиты имеют интервал разрешённых для эксплуатирования температур от -25 °С до +50 °С абсолютно любой влаги. Но не забывайте, что чрезмерно невысокие или большие температуры оказывают влияние на точность снимаемых показаний.

Поверки теодолита

Как и любой прибор для измерений, теодолит должен иногда проверяться. Данная операция в метрологии именуется поверкой. Периодичность поверки для любого типа теодолитов ставится персонально. В каждую поверку входит список наиболее основных параметров, влияющих на точность измерений.

К таким параметрам устройств относятся:

• механичные (отсутствие деформации на ключевых механических деталях, сохранность шкал измерения, прочность соединений с резьбой, отсутствие компонентов коррозии);
• характеристики оптической системы устройства;
• геометрические параметры измерительных компонентов;
• трудоспособность цилиндрического или кругового уровня алидады;
• величина коллимационной ошибки;
• равноправие длины всех компонентов штатива;
• точность положения и фокусировка сетки нитей;

В период выполнения поверок делают регулировку показателей устройства оказавшихся за пределами допуска.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.