1.6. Приведение нивелира в рабочее положение и снятие отсчета по рейке

Нивелир устанавливают на штатив и прикрепляют становым винтом. Выдвижением ножек штатива регулируют его высоту по своему росту, добиваясь одновременно горизонтальности (на глаз) верхней плоскости головки. Вдавливанием ножек штатива в землю добиваются высокой устойчивости штатива, не нарушая при этом горизонтальности головки штатива.

Подъемными винтами подставки приводят пузырек круглого уровня в нуль – пункт. Открепляют зрительную трубу и через мушку наводят ее на рейку. Закрепляют трубу и, вращая кремальеру, добиваются резкого изображения делений рейки. Поворотом окулярной трубочки добиваются резкого изображения сетки нитей. Наводящим винтом зрительной трубы поворачивают её в горизонтальной плоскости до совмещения вертикальной нити сетки с осью симметрии рейки.

Элевационным винтом перемещают пузырек цилиндрического уровня в нуль-пункт. При этом в левой части поля зрения зрительной трубы должны наблюдать совмещение концов пузырька уровня (рис. 1.6 в). По основной горизонтальной нити снимают отсчет по рейке в такой последовательности: читают подписанный дециметр, на который проектируется горизонтальная нить сетки, и от его начала, отмеченного на рейке горизонтальной чертой, считают число полных сантиметровых делений. На глаз оценивают десятую долю сантиметрового деления, отсекаемую нитью. Таким образом, отсчет по рейке всегда представляет собой четырехзначное число с размерностью в мм.

Примечание. Если зрительная труба имеет перевернутое изображение, то счет сантиметров и миллиметров необходимо вести сверху вниз, т.е. по ходу возрастания оцифровки.

Правильность отсчета по рейке обязательно контролируют или снимая отсчет по другой стороне рейки, или изменяя высоту прибора. Но в любом случае все отсчеты по рейке должны контролироваться избыточными измерениями.

Для работы с цифровыми лазерными нивелирами применяют рейки с нанесенным штрих кодом, которые поставляются вместе с прибором. Такие рейки позволяет автоматизировать снятие отсчетов и их дальнейшую обработку.

Лабораторная работа № 1.1

УСТРОЙСТВО НИВЕЛИРОВ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЯТКИ РЕЙКИ

Цель: Изучить устройство нивелиров с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе. Освоить взаимодействие его основных частей и научиться производить отсчеты по нивелирным рейкам. Определить пятку рейки не менее чем на четырех реечных точках, снимая отсчеты по верхней, средней и нижней нитям. Выполнить оценку точности полученных результатов по формулам Гаусса и Бесселя. Сделать анализ погрешностей, влияющих на точность полученных результатов.

Нивелир установить на штатив и прикрепить его становым винтом. Привести его в рабочее положение. Для этого:

• -подъемными винтами привести пузырек круглого уровня в нуль-пункт;

• -вращением окулярного кольца добиться резкого изображения сетки нитей;

• -навести зрительную трубу на рейку и вращением кремальеры получить резкое изображение;

• -вращением элевационного винта привести пузырек цилиндрического уровня в нуль-пункт.

Для определения пятки рейки необходимо последовательно установить ее отвесно на четырех закрепленных в лаборатории точках и при горизонтальном визирном луче снять отсчёты по верхней, средней и нижней нитям по черной и красной сторонам этой рейки. Результаты измерений записать в таблицу 1.3. Фактическое значение пятки рейки измерить линейкой с мм делениями.

Результаты измерений при определении пятки рейки нивелиром -----------№------------

Таблица 1. 3

№ станции	№ реечной точки	нить сетки	отсчеты по черной шкале	отсчеты по красной шкале	пятка рейки измерен.	фактич. пятка рейки	разности ,мм
1	1 2 3 4	Верхняя Средняя Нижняя Верхняя Средняя Нижняя Верхняя Средняя Нижняя Верхняя Средняя Нижняя	1767 1743 1717 1804 1755 1703 1823 1749 1670 1810 1713 1615	6550 6527 6499 6589 6535 6485 6606 6533 6450 6591 6497 6400	4783 4784 4782 4785 4780 4782 4783 4784 4780 4781 4784 4785	4783 4783 4783 4783	0 1 -1 2 -3 -1 0 1 -3 -2 1 2

Анализ результатов измерений заключается в отыскании качественных характеристик результатов измерений. При этом будем рассматривать два случая:

1. Результаты измерений сравнивают с истинным значением измеряемой величины;

2. Результаты измерений сравнивают со средним значением результатов измерений.

В первом случае для оценки точности результатов измерений применяют формулу Гаусса, во втором Бесселя.

1. Для оценки точности определения пятки рейки по формуле Гаусса примем значение фактической пятки рейки в качестве истинного и вычислим разности Δ между измеренными и истинным значением пятки рейки. Так как эта величина может содержать как систематические λ, так и случайные η погрешности, то необходимо проанализировать этот ряд на принадлежность его к случайным погрешностям. Для этого подсчитаем число положительных и отрицательных разностей. В нашем примере число положительных и отрицательных погрешностей одинаковое и равно 5. Следовательно, первое свойство случайных погрешностей выполняется. Выполняется и второе свойство, так как арифметическая средина ∆/n=-0,25 близка к нулю. Это позволяет сделать заключение о том, что систематические погрешности отсутствуют. Следовательно η = Δ. Тогда средняя квадратическая погрешность определения пятки рейки равна m=√∆² /n = ±1,7мм., а предельная погрешность равна 3 m = 5мм.

Если свойства случайных погрешностей не выполняются, то вычисляют сначала λ = ∆/n, а затем и случайные η = Δ – λ.. Тогда средняя квадратическая погрешность равна m=√ λ ² /n, а предельная 3 m. В этом случае крайне желательно выявить геометрическую или физическую природу систематической погрешности.

2. При оценке по формуле Бесселя считаем, что фактическое значение пятки рейки не известно, а ее вероятнейшее значение равно арифметической средине из результатов измерений. В нашем случае оно равно 4782,8мм. Находим уклонения от арифметической средины каждого из результатов измерений v. Тогда средняя квадратическая погрешность одного измерения пятки рейки равна m= √v²./(n-1) = 1.8мм, а предельная погрешность одного измерения равна 3m = 5,4мм.

Если по условиям задачи требуется оценить погрешность вероятнейшего значения, то вычисляют предельную среднюю квадратическую погрешность арифметической средины как М=3m/√n. Для нашего случая она равна 1,5мм. Тогда окончательное значение пятки рейки можно записать так 4783±2мм.