Оптические нивелиры, классификация и их устройство

Результат юстировки

Результат настройки характеристик устройства не всегда может быть положительным. Если прибор на каком-либо этапе настроек не дает желательных результатов или приведение к ним в силу разных причин невозможно, нивелир признается негодным и выводится из эксплуатации с соответствующей отметкой в техническом паспорте.

Стоимость юстировки, как правило, составляет от 800-1000 руб. и выше, но работы обычно проводятся в комплексе, так как качественную юстировку невозможно выполнить без поверки прибора.

Источник: echome.ru

Нивелир – один из основных инструментов геодезиста. Основное назначение этих приборов заключается в определении перепадов высот между двумя точками на местности. По своей сути они выполняют ту же функцию, что и обычный строительный уровень. Однако нивелиры предназначены для решения более важных и ответственных задач, что обуславливает их более сложное устройство и принцип действия.

Преимущества и недостатки

Автоматические компенсаторы угла наклона имеют существенные преимущества перед используемыми издавна цилиндрическими уровнями:

• нет необходимости постоянного контроля уровня отклонения прибора от горизонтального или вертикального положения;
• работа становится более стабильной;
• измерения выполняются быстрее и обеспечивают более точные и надежные показатели.

Из недостатков можно назвать:

• возможность сбоя компенсирующей системы, невозможность устранения неполадок на месте;
• наличие блокиратора, который не позволит выполнять измерения при превышении допустимых значений отклонений;
• нестабильная работа и существенные отклонения в показаниях прибора компенсатором с магнитным демпфером вблизи линий электропередачи: побочные электромагнитные наводки оказывают серьезное влияние.

В настоящее время нивелиры с компенсаторами гораздо более востребованы и распространены, нежели приборы с цилиндрическими уровнями.

Модельный ряд

Наиболее популярные торговые марки геодезических нивелиров среди покупателей:

• Bosch – оптические нивелиры этой фирмы снабжены магнитными компенсаторами, позволяющими быстро гасить колебания вследствие наклона (Bosch GOL 20D-32D, стоимостью 8500-14000 руб.);
• ADA – оптические и лазерные нивелиры, предназначенные для гражданских инженерно-строительных работ и съемочных измерений. ADA Basis A00117 — весьма популярный в бытовых работах оптический нивелир, имеет устанавливающий линию визирования точно в горизонт автоматический компенсатор (стоимость около 5500 руб.);
• Condtrol – лазерные нивелиры отличаются мультипризменной конструкцией компенсатора. Новое поколение профессиональных устройств – Xliner Duo Condtrol, позволяющее строить плоскости с большим углом развертки (до 160°). Конструкция компенсатора исключает поломку системы при падении прибора или механическому воздействию на него. Купить модели этой линейки можно по цене от 9000 руб.;
• и множество других компаний: LaserLiner, Umarex, X-Line, GeoBox и прочие.

Нивелиры с компенсаторами продолжают совершенствоваться с каждым годом, с каждой новой выпущенной моделью: они становятся все более надежными, точными и удобными в эксплуатации.

Одними из самых известных и популярных в своей области, простых в обращении и точных геодезических приборов считаются оптические нивелиры. Основной принцип, задействованный в конструкциях вообще всех видов нивелиров, заключается в передаче на расстояние горизонтального луча, необходимого для его практического применения. Этот принцип применяется через осуществление взаимосвязи геометрических условий и оптической системы в конструкции прибора. По всей видимости, и способ измерений с применением этого инструмента получил его наименование, а именно геометрическое нивелирование.

Оптические нивелиры позволяют нам:

• измерять превышение между точками относительно горизонтального луча, проходящего через визирную ось трубы;
• определять отклонение от горизонтального луча измеряемых плоскостей и всевозможных поверхностей;
• устанавливать высотные отметки точек относительно отсчетной системы координат (абсолютной, условной).

Как выбрать?

Ориентироваться на выбор прибора с магнитным или воздушным демпфером следует исходя из:

• видов предполагаемых работ;
• требуемой точности измерений – погрешность определения превышения высоты на тысячу километров, определяющее кратность изображения увеличение зрительной трубы;
• места проведения измерений, климатических условий и возможности возникновения побочных магнитных полей, мешающих корректной работе магнитного компенсатора;
• класса защиты корпуса, предохраняющий прибор от неблагоприятных климатических осадков и пылевых загрязнений;
• внешнего вида устройства и качества комплектующих компенсаторной системы, которое, увы, при покупке визуально оценить невозможно, но можно полагаться на известность торговой марки: мировые бренды дают гарантию использования только качественных и надежных компонентов.

Не последним фактором приобретения нивелира с компенсатором является и его стоимость, и тут следует помнить: надежные и точные нивелиры известных производителей не могут стоить дешево.

Разбираемся в нивелирах с компенсатором

Для работ по измерению перепадов точек земной поверхности (нивелирования), а также для определения горизонтальных направляющих при ремонтных, монтажных, строительных любительских и профессиональных работ предназначен этот геодезический инструмент – нивелир. Этот прибор является одним из самых несложных в использовании среди всего геодезического инструментария.

Основная классификация выделяет три класса нивелиров:

• оптические – конструкция содержит визирную трубу прямого или прямого и обратного изображения на проградуированной сетке;
• лазерные – их работа заключается в проецировании горизонтального и вертикального красного луча на плоскости;
• цифровые – высокотехнологичные профессиональные инструменты, реализующие возможность автоматических замеров по штрих-кодам, нанесенным на специальную рейку.

Ведущие сферы применения: дорожные и дорожно-строительные работы, метрическая и картографическая съемка местности, топогеодезия, геологическая разведка, ремонтно-монтажные и бытовые измерения.

В один из подклассов оптических и лазерных приборов выделяются нивелиры с компенсатором.

Разделение нивелирования по классам

Соединения нивелирных сетей, образующих единую государственную нивелирную сеть РФ, можно разделить по классам. К основной высотной основе относятся первый и второй классы. Для нивелирования I класса характерна высочайшая точность работ.

Получение такого результата работы возможно только с помощью современнейших геодезических приборов, позволяющих использовать соответствующие методы измерений.

Только последние разработки геодезического оборудования позволяют избежать стандартных ошибок и малейших погрешностей в работе. Речь, разумеется, идет о высокоточном оптическом нивелире.

В его конструкцию входит плоскопараллельная пластина, являющаяся составным элементом оптического микрометра. Устанавливается эта деталь перед объективом вращающейся зрительной трубы.

Кроме того, оптический нивелир такого уровня снабжается компенсатором или такой деталью, как контактный уровень, пузырек которого различается в поле зрения вращающейся зрительной трубы.

Для нивелирования I класса используются оптические нивелиры видов Н-05, H1, Ni-002 и Ni-004. Функциональные возможности этих марок полностью соответствуют всем необходимым требованиям.

При осуществлении нивелирования II класса также необходимы высокоточные нивелиры оптические с конструкцией, включающей в себя и плоскопараллельные пластины, и компенсатор или контактный уровень.

В данном случае могут применяться приборы H1 и Н-05, Ni-002, Ni-004 и Ni-007. Возможно и использование приборов, прошедших сертификацию и соответствующих необходимому уровню точности.

Для проведения измерений III класса предпочтителен нивелир оптический с компенсатором встроенного типа, а для IV класса — нивелир как с уровнем, так и с компенсатором.

Вообще, оптические нивелиры разделяют на технические, точные и высокоточные в зависимости от классификации нивелирования.

Проверка уровня

Точность показаний нивелира зависит от того, правильно ли работает уровень. Чтобы проверить его, нужно выполнить простую процедуру. С помощью винтов площадка нивелира выставляется так, чтобы пузырек воздуха в уровне занял среднее положение. Потом начинаем медленно вращать прибор, чтобы он совершил полный разворот вокруг своей оси. Если при смещении пузырек не передвинется, это подтверждает исправность уровня, и можно приступать к измерениям.

Чтобы добиться более точного выравнивания, специалисты рекомендуют разворачивать уровень и ставить его так, чтобы он находился между двумя разворотными винтами. Смещение воздушной капсулы в сторону одного из винтов показывает, что его нужно отрегулировать. Проделав такую операцию по очереди с каждым из них, можно считать, что и эта проверка нивелира успешно выполнена.

Иногда бывают ситуации, когда рельеф местности не позволяет выставить треногу посредством винтов. Тогда следует максимально выровнять уровень, а потом убирать его смещение, вращая юстировочные винты посредством луча шестигранного. Следует поворачивать уровень и каждый раз повторять описанную выше процедуру до те пор, пока воздушный пузырек не займет стабильное центральное положение.

Устройство оптического нивелира

Классическое устройство нивелира можно показать на такой широко используемой марке приборов как Н-3. В его составе необходимо выделить основные узлы, показанные на рисунке.

Рис. 1. Устройство.

На рисунке можно увидеть следующие детали и узлы оптического нивелира:

• зрительная труба, предназначенная для наведения на рейку (1);
• окуляр, часть оптической системы, предназначенная для наблюдения (2);
• объектив, часть оптической системы, предназначенная для получения увеличенного изображения объектов (3);
• трегер или другими словами подставка для размещения в нем самого прибора (4);
• подъемные винты, служащие приведению инструмента в рабочее состояние, совпадающее с отвесной линией (5);
• пластина, нижняя часть подставки, предающая жесткости всей ее конструкции и устойчивости подъемных винтов (6);
• закрепительный винт прибора, предназначенный для фиксации зрительной трубы после грубого наведения на рейку (7);
• цилиндрический уровень, соединенный с трубой и служащий для установления визирного луча в горизонтальное положение (8).
• место установки юстировочных винтов, предназначенных для исправления положения цилиндрического уровня (9);
• визир, расположенная сверху трубы деталь для ориентировочного наведения на рейку (10);
• фокусировка (кремальера), предназначенный для фокусирования (придания резкости изображению) механизм, (11);
• наводящий (микрометренный) винт, служащий точному наведению зрительной трубы на рейку (12);
• круглый уровень, показывающий положение прибора относительно отвесной линии (13);
• юстировочные винты круглого уровня, для исправления положения уровня (14);
• элевационный винт, выводящий цилиндрический уровень на середину и связывающий его с визирным лучом (15).

Правила проведения

Произведенные промышленным способом нивелиры имеют метрологические свидетельства с отметкой о заводской поверке, гарантирующей корректную в течение года работу прибора при выполнении условий эксплуатации.

Повторная поверка оптического нивелира должна производиться не реже одного раза в течение межповерочного интервала. Госстандарт РФ в рекомендательном порядке определяет межповерочный интервал различного рода нивелиров длительностью не более одного календарного года.

Проверки технических характеристик устройств при определенных навыках можно выполнять самостоятельно, что, впрочем, не дает полноценной гарантии их качества. Квалифицированные специалисты компаний, имеющих государственные лицензии на выполнение метрологических работ, в том числе поверок и юстировок, выполнят необходимые процедуры и оформят свидетельство государственного образца. Свидетельство должным образом подтверждает соответствие прибора заказчика заявленным изготовителем характеристикам, что зафиксировано штампом проверяющей организацией с указанием даты и места проведения.

Прибор, не прошедший поверку, должен быть выведен из эксплуатации с соответствующей отметкой в техническом паспорте, так как выполняемые им измерения не будут иметь требуемую точность.

Стоимость проведения процедуры поверки одного прибора варьируется от 1500 до 2000 рублей.

Как отрегулировать лазерный уровень на точность

Калибровку нивелира начинают с регулировки вертикального луча. Затем подкручивают горизонтальную направляющую и устанавливают угол в 900. Этапы работ следующие:

1. На штатив крепят устройство.
2. Устанавливают горизонт, вращая пузырьковый уровень.
3. Настраивают вертикаль и проверяют одновременно показатель лучей.
4. Регулируют величину угла и скорость вращения луча.
5. Устанавливают приемник лазерной указки.