7. Дослідження нівелірів з компенсаторами.
Перелік досліджень технічних параметрів компенсатора включає визначення діапазону роботи компенсатора, помилки самоустановки візирної осі і помилки компенсації. Вказані дослідження виконуються в лабораторних і польових умовах, при цьому їх можна робити спільно або окремо.
У лабораторних умовах дослідження можна робити із застосуванням автоколіматора або без нього; у польових умовах дослідження виконуються без застосування автоколіматора.
При виконанні досліджень в лабораторних умовах із застосуванням автоколіматора нівелір встановлюється на екзаменатор і наводиться в робоче положення. Поряд з нівеліром на тумбі встановлюється автоколіматор так, щоб їх зорові труби були сфокусовані на нескінченність; при цьому сітку ниток нівеліра підсвічують лампочкою. Дослідження полягає в послідовній зміні кута нахилу зорової труби нівеліра за допомогою екзаменатора спочатку в подовжньому, а потім і в поперечному напрямі (таблиця. 23) до тих пір, поки працюватиме компенсатор.
Безпосередньо виміри полягають у фіксації коліматором положення середнього штриха сітки ниток нівеліра з кроком його нахилу в 2,0?. При кожному фіксованому положенні труби нівеліра робиться три відліки по мікрометру коліматора. Виміри виконуються в прямому і зворотному напрямах; ці дії складають один прийом.
Для нівелірів, які використовуються при нівелюванні I і П класів, таких прийомів виконується два, а для інших нівелірів - один.
Діапазон роботи компенсатора обчислюється за формулою
,
(40)
де v1, v2 - максимальні кути нахилу зорової труби нівеліра, при яких настає зависання маятника;
μ - ціна одного ділення шкали екзаменатора;
N - число ділень шкали екзаменатора.
Середня квадратична помилка самоустановки візирної осі нівеліра обчислюється за формулою
,
(41)
де δ - різниця середніх відліків по мікрометру коліматора, отриманих в прямому і зворотному ходах, для кожного кута нахилу екзаменатора.
Помилка самоустановки компенсатора (візирній осі) по своєму впливу на вимірюване перевищення аналогічна помилці поєднання кінців бульбашки рівня і залежить в основному від якості виготовлення і зборки усіх вузлів компенсатора. Під помилкою mc самоустановки лінії візування розуміється помилка, з якою компенсатор, виведений з положення рівноваги, знову повертається в це положення (у діапазон його роботи).
Таблиця 23 Дослідження компенсатора нівеліра в лабораторних умовах. Нівелір Ni 007. автоколіматор, μ = 1,0 ″
Нахил |
Прямий хід |
Зворотний хід |
аср–а′ср=δ |
(аср+а′ср)=А |
σ =Аi–А0 |
|||||
а |
acp |
а′I |
a′cp |
|
|
|
||||
10 |
,3 |
5,33 |
,4 |
5,40 |
-0,07 |
5,36 |
0,31 |
|||
,4 |
5,3 |
|||||||||
,3 |
,5 |
|||||||||
8 |
,4 |
5,37 |
,3 |
5,30 |
+0,07 |
5,34 |
0,29 |
|||
,2 |
,4 |
|||||||||
,5 |
,2 |
|||||||||
6 |
,2 |
5,23 |
,1 |
5,17 |
+0,06 |
5,20 |
0,15 |
|||
,2 |
,3 |
|||||||||
,3 |
,1 |
|||||||||
4 |
,2 |
5.10 |
5,1 |
5,10 |
0,00 |
5,10 |
0,05 |
|||
,9 |
,2 |
|||||||||
,2 |
,0 |
|||||||||
2 |
,8 |
4,97 |
,1 |
4,97 |
0,00 |
4,97 |
0,08 |
|||
,0 |
,0 |
|||||||||
,1 |
,8 |
|||||||||
0 |
,2 |
5,00 |
,1 |
5,10 |
-0,10 |
5,05 |
0,00 |
|||
,9 |
,2 |
|||||||||
,9 |
,0 |
|||||||||
-2 |
,8 |
4,77 |
,8 |
4,80 |
-0,03 |
4,78 |
0,27 |
|||
,7 |
,9 |
|||||||||
,8 |
4,7 |
|||||||||
-4 |
,9 |
5,00 |
,9 |
4,83 |
+0,17 |
4,92 |
0,13 |
|||
,9 |
,8 |
|||||||||
,2 |
,8 |
|||||||||
-6 |
,0 |
5,03 |
,9 |
5,00 |
+0,03 |
5,02 |
0,03 |
|||
,1 |
,1 |
|||||||||
,0 |
,0 |
|||||||||
-8 |
,8 |
4,87 |
,7 |
4,80 |
+0,07 |
4,84 |
0,21 |
|||
,9 |
,8 |
|||||||||
,9 |
,9 |
|||||||||
-10 |
,8 |
4,80 |
,9 |
4,90 |
-0,10 |
4,85 |
0,20 |
|||
,7 |
,8 |
|||||||||
,9 |
,0 |
|||||||||
;
Систематична помилка роботи компенсатора (перекомпенсація і не-докомпенсация) на 1A+10′ нахилу зорової труби обчислюється за формулою
,
(42)
wo A+10′, A+10A+10′ - середні відліки по мікрометру коліматора при максимальних (у нашому випадку ± 10A+10′) нахилах зорової труби нівеліра в діапазоні роботи компенсатора;
v - сумарний кут нахилу зорової труби нівеліра.
.
Виконати дослідження компенсатора в лабораторних умовах можна і у тому випадку, коли відсутній коліматор або екзаменатор. Результати цих досліджень певною мірою носитимуть наближений характер і тому вони застосовуються тоді, коли, наприклад, при виконанні нівеляції або при транспортуванні нівеліра мав місце сильний удар по його корпусу і вимагається визначити міру працездатності компенсатора і нівеліра в цілому.
Межа роботи компенсатора визначається по круглому рівню таким чином. Нівелір ретельно наводиться в робоче положення по круглому рівню і зорова труба наводиться на рейку (лінійку), встановлену на відстані 5 - 10 м по напряму одного з підйомних гвинтів. Потім спостерігач плавним обертанням підйомного гвинта проводить нахил нівеліра в подовжньому напрямі до тих пір, поки відлік по рейці різко не зміниться. Після цього візуально фіксується по круглому рівню величина відхилення його бульбашки. Аналогічні дії виконуються при нахилі нівеліра в поперечному напрямі. Знаючи ціну ділення круглого рівня, можна визначити межу роботи компенсатора з помилкою 1 - 2′.
Для визначення середньої квадратичної помилки самоустановки візирної осі на відстані 8 - 10 м від нівеліра встановлюється лінійка з виразно видимими міліметровими діленнями. Після приведення нівеліра в робоче положення проводиться відлік по лінійці з точністю до 0,1 мм (таблиця. 24).
Потім нівелір одним з підйомних гвинтів злегка нахиляється (можна злегка постукувати по корпусу нівеліра) до моменту зависання компенсатора і знову повертається в початкове положення з подальшим узяттям відліку по лінійці. Таких вимірів виконується не менше 10; ці дії складають одну серію. Всього виконується не менше три таких серій.
Якщо в процесі виконання досліджень було виявлено торкання маятника кожуха демпфера (як наслідок механічного ушкодження), то нівелір необхідно передати в ремонтну майстерню.
Визначення помилок компенсації проводиться за схемою, приведеною на мал. 27. Нівелір встановлюється на тумбу або штатив, а по напряму одного з підйомних гвинтів на відстані 8 - 10 м встановлюється лінійка з виразно видимими міліметровими діленнями. Перед приведенням нівеліра в робоче положення ретельно виконується перевірка, а при необхідності і юстирування круглого рівня. Потім нівелір наводиться в робоче положення і проводиться відлік О1 (мал. 26, а) по лінійці з точністю до 0,01 мм. Після цього підйомним гвинтом, встановленим по напряму на лінійку, задається подовжній нахил (4 - 6A+10′) нівеліра. Якщо при піднятті об'єктиву вгору відліки збільшуються у напрямку до А, те має місце недокомпенсація; при його зменшенні у напрямку до А1′ (мал. 26, б) матиме місце перекомпенсація. Аналогічно зі зменшенням відліків при нахилі об'єктиву вниз (мал. 27, в) має місце недокомпенсація, а при їх збільшенні (мал. 27, г) - перекомпенсація.
У польових умовах, як правило, проводиться дослідження впливу тільки помилок компенсації. Якщо з виробничих причин (можливе ушкодження компенсатора при транспортуванні нівеліра) виникла необхідність визначення межі роботи компенсатора і помилки його самоустановки, то ці дослідження виконуються за методикою, розглянутою вище стосовно лабораторних умов. Суть методики дослідження помилок компенсації полягає у вимірі перевищень на станції при довжині візирного променя 5, 25, 50, 75 м для високоточних нівелірів; 5, 50, 100 і 150 м - для точних і технічних нівелірів.
Таблиця 24 Визначення помилки самоустановки компенсатора.
Нівелір НЗК
№ п/п |
Номер прийому |
|||||
1 |
2 |
3 |
||||
відліки |
u |
відліки |
u |
відліки |
u |
|
1 |
47,2 |
-0,1 |
53,8 |
+0,1 |
65,9 |
+0,1 |
2 |
47,4 |
+0,1 |
53,8 |
+0,1 |
65,7 |
-0,1 |
3 |
47,2 |
-0,1 |
53,6 |
-0,1 |
65,8 |
0,0 |
4 |
47,3 |
0,0 |
53,7 |
0,0 |
65,8 |
0,0 |
5 |
47,2 |
-0,1 |
53,8 |
+0,1 |
65,9 |
+0,1 |
6 |
47,3 |
0,0 |
53,8 |
+0,1 |
65,9 |
+0,1 |
7 |
47,4 |
+0,1 |
53,7 |
0,0 |
65,7 |
-0,1 |
8 |
47,4 |
+0,1 |
53,6 |
-0,1 |
65,7 |
-0,1 |
9 |
47,2 |
-0,1 |
53,6 |
-0,1 |
65,7 |
-0,1 |
10 |
47,2 |
-0,1 |
53,6 |
-0,1 |
65,8 |
0,0 |
;
.
Необхідність виміру перевищення при різних довжинах візирних променів обумовлена тим, що вплив розглянутих вище помилок (за нахил головної точки об'єктиву, зміни фокусної відстані і за недостатньо точне юстирування компенсатора) позначається не однаково при різних відстанях до рейок. Так, наприклад, при довжині візирного променя 50 м і більше (фокусування зорової труби на нескінченність) максимальний вплив на вимірюване перевищення робить третя помилка, а при довжині візирного променя 15 - 20 м - перша і третя. І, нарешті, при мінімальній довжині візирного променя матиме місце сумарний вплив усіх трьох помилок.
Рис.26. Схема впливу помилок недокомпенсації і перекомпенсації
Безпосередньо дослідження компенсатора нівеліра в польових умовах проводиться в наступній послідовності. Досліджуваний нівелір встановлюється в створі між рейками, на рівних відстанях від них. Ретельно наводиться в робоче положення і проводиться визначення перевищення по двох сторонах рейок (по основній і додатковій шкалам). Потім вимір перевищення виконується при нахилах нівеліра в подовжньому і поперечному напрямах на кут а за програмою, вказаною в таблиці. 25. Результати вимірів за цією програмою складають один прийом; всього для кожної відстані мають бути виконано не менше 5 таких прийомів (таблиця. 26)
Таблиця 25 Програма виміру перевищення при дослідженні помилок компенсації
№ п/п |
Послідовність виміру перевищення |
Положення рівня |
1. |
Положення бульбашки рівня в нуль-пункте (? = 0) |
|
2. |
Подовжній нахил осі обертання нівеліра на кут +α |
|
3. |
Подовжній нахил осі обертання нівеліра на кут - α |
|
4. |
Бічний нахил осі обертання (вліво) на кут + α |
|
5. |
Бічний нахил осі обертання (управо) на кут - α |
Таблиця 26 Дослідження компенсатора нівеліра в польових умовах.
Нівелір
№ серій |
Вимірювані перевищення, мм |
||||
Рівень у нуль- пункті |
Подовжній нахил |
Поперечний нахил |
|||
+8′ |
-8′ |
+8′ |
-8′ |
||
S = 5,0 м |
|||||
1 |
624,6 |
624,7 |
624,6 |
624,6 |
624,7 |
2 |
624,6 |
624,6 |
624,6 |
624,7 |
624,6 |
3 |
624,6 |
624,6 |
624,6 |
624,6 |
624,6 |
4 |
624,6 |
624,6 |
624,6 |
624,6 |
624,6 |
5 |
624,6 |
624,6 |
624,6 |
624,6 |
624,6 |
|
624,60 |
624,62 |
624,60 |
624,62 |
624,62 |
Δh |
— |
+0,02 |
0,00 |
+0,020 |
+0,02 |
S = 25,0 м |
|||||
1 |
122,1 |
122,2 |
122,2 |
122,2 |
122,2 |
2 |
122,1 |
122,3 |
122,2 |
122,3 |
122,2 |
3 |
122,2 |
122,2 |
122,3 |
122,2 |
122,3 |
4 |
122,2 |
122,2 |
122,2 |
122,3 |
122,3 |
5 |
122,2 |
122,2 |
122,2 |
122,3 |
122,2 |
|
122,16 |
122,22 |
122,22 |
122,24 |
122,26 |
Δh |
— |
+0,06 |
+0,06 |
+0,08 |
+0,10 |
S = 75,0 м |
|||||
1 |
1006,4 |
1006,7 |
1006,6 |
1006,6 |
1006,7 |
2 |
1006,6 |
1006,7 |
1006,5 |
1006,6 |
1006,8 |
3 |
1006,7 |
1006,8 |
1006,4 |
1006,6 |
1006,8 |
4 |
1006,5 |
1006,8 |
1006,4 |
1006,8 |
1006,5 |
5 |
1006,5 |
1006,6 |
1006,8 |
1006,6 |
1006,7 |
|
1006,58 |
1006,68 |
1006,50 |
1006,70 |
1006,68 |
Δh |
— |
+0,10 |
-0,08 |
+0,12 |
+0,10 |
σ′5=0,04″; σ′25=0.04″; σ′75=0.02″
Помилка
k
на одну хвилину нахилу нівеліра для
кожного його положення обчислюється
за формулою
(43)
де hα - величина середнього перевищення при нахилі нівеліра на кут α,
h0 - теж, при положенні бульбашки рівня в ноль-пункті;
S - довжина візирного променя;
α - кут нахилу нівеліра,який дорівнює 8'.
Після цього обчислюється середня величина σ′k для кожної відстані.
Визначення середньої квадратичної помилки виміру перевищення на станції.
Величина цієї помилки знаходиться з багатократних вимірів перевищення при довжині візирного променя 30 і 50 м для високоточних нівелірів і 100 м для точних і технічних нівелірів. Вона визначається при отриманні нівеліра із заводу-виготівника, а також після його ремонту, особливо оптичного мікрометра (таблиця. 27).
Таблица 27