II. Нивелир
1. Устройство нивелира
Нивели́р — оптико-механический геодезический прибор для геометрического нивелирования, то есть определения разности высот между несколькими точками. Прибор, устанавливаемый обычно на треножник (штатив), оборудован зрительной трубой, приспособленной к вращению в горизонтальной плоскости, и чувствительным уровнем.
Согласно ГОСТ 10528 - 76 в нашей стране выпускаются нивелиры трех типов: высокоточные с ошибкой измерения превышения не более 0.5 мм на 1 км хода, точные с ошибкой измерения превышения 3 мм на 1 км хода и технические с ошибкой измерения превышений 10 мм на 1 км хода.
Нивелиры всех типов могут выпускаться либо с уровнем при трубе, либо с компенсатором наклона визирной линии трубы. При наличии компенсатора в шифре нивелира добавляется буква К, например, Н-3К. У нивелиров Н-3 и Н-10 допускается наличие горизонтального лимба; в этом случае в шифре нивелира добавляется буква Л, например, Н-10Л.
Нивелир с уровнем при трубе :1 - зрительная труба; 2 - цилиндрический уровень при трубе; 3 - элевационный винт; 4 - установочный круглый уровень (на рисунке не показан); 5,6 - закрепительный и микрометренный винты азимутального вращения; 7 -ось; 8 - подставка с тремя подъемными винтами.
Зрительная труба и уровень при ней являются важнейшими частями нивелира.
Элевационный винт служит для приведения визирной линии трубы в горизонтальное положение. С его помощью поднимают или опускают окулярный конец трубы; при этом пузырек уровня перемещается и когда он будет точно в нуль-пункте, визирная линия должна устанавливаться горизонтально.
Цилиндрический уровень обычно контактный; изображение контактов пузырька передается системой призм в поле зрения трубы, что очень удобно, так как наблюдатель видит сразу и рейку, и уровень.
2. Поверки и юстировки нивелиров
Поверки производятся в такой последовательности:
1. Поверка круглого уровня.
Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.
Вращением подъемных винтов пузырек уровня приводят на середину, а затем трубу нивелира поворачивают на 180°. Если пузырек уровня отклонился от среднего положения, то половину его отклонения исправляют юстировочными винтами уровня. Затем поверку, а при необходимости и юстировку повторяют.
2. Поверка сетки нитей.
Горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна к оси вращения нивелира.
Для производства поверки ось вращения нивелира устанавливают отвесно и берут отсчет по рейке при расстоянии до нее 20 - 30 м; после этого наводящим винтом зрительную трубу перемещают в азимутальном направлении. Если отсчет по рейке при этом меняется, то поворотом оправы сетки после ослабления крепежных винтов добиваются такого положения нитей, чтобы отсчет при движении трубы наводящим винтом оставался постоянным.
3. Поверка главного условия уровенных нивелиров.
Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы. Поверка делится на две части.
1-я часть. Ось цилиндрического уровня и визирная ось зрительной трубы должны лежать в параллельных отвесных плоскостях.
Для производства поверки нивелир устанавливают в рабочее положение так, чтобы один из его подъемных винтов был расположен по направлению визирной оси. На расстоянии 60 - 100 м устанавливают рейку и берут отсчет по ней при среднем положении пузырька цилиндрического уровня. Затем, вращая подъемные винты, расположенные перпендикулярно к визирной оси, в разные стороны на 2 - 3 оборота, наклоняют нивелир в поперечном к линии визирования направлении. Элевационным винтом устанавливают отсчет по рейке, равный исходному, и замечают положение пузырька цилиндрического уровня. То же самое делают, наклонив нивелир в противоположную сторону. Если при наклонах нивелира в разные стороны пузырек цилиндрического уровня отклоняется в разные стороны более чем на 4 деления, то необходимо отъюстировать нивелир, переместив горизонтально расположенными исправительными винтами конец уровня (или сетку трубы) в нужную сторону.
2-я часть. Ось цилиндрического уровня и визирная ось трубы должны лежать в параллельных горизонтальных плоскостя.
Поверку этого условия рекомендуется производить по следующей схеме (рис. 5, а). На местности закрепляют три точки А, В, С на одной прямой с расстояниями AВ = 20,6 м, ВС = 20,0 м.
Рисунок 5 - Схема поверки главного условия геометрического нивелирования
На точках А и В устанавливают рейки, затем строго на середине между ними устанавливают нивелир и производят отсчеты по рейкам a1 и b1 после чего нивелир ставят в точке С и производят еще два отсчета a'2 и b'2. При этом
a1 - b1 = h,
a'2 - b'2 = h'.
Превышение h свободно от влияния ошибки за несоблюдение исследуемого условия и тогда h - h' = ∆, а угол i" между визирной осью и осью уровня вычислится как
i" = 10·∆.
Исправление угла i" нивелира производится после установки элевационным винтом на рейке в точке B отсчета
b2 = b'2 + ∆
и последующим приведением пузырька цилиндрического уровня на середину юстировочными винтами.
Эту поверку можно производить также нивелированием на равных и значительно не равных визирных плечах. На местности устанавливают две рейки на расстоянии 50 - 60 м (рис. 5, б); установив нивелир на середине, берут два отсчета a1 и b1 по рейкам и определяют превышение
h1 = a1 - b1.
Затем устанавливают нивелир на расстоянии минимального визирования от одной из реек и определяют превышение
h2= a2 - b2.
Сравнивая результаты нивелирования и считая отсчет b2 безошибочным, получают
∆h = h1 - h2.
Для юстировки главного условия элевационным винтом на дальней рейке устанавливают отсчет, исправленный на величину ∆h. Затем пузырек цилиндрического уровня приводят на середину юстировочными винтами.
Поверка, а при необходимости и юстировка повторяются, пока ∆h будет не более ±4 мм.