Испытания, поверки и юстировки теодолитов

Эксплуатация любого технического устройства, в том числе и теодолита, требует проведения регулярных мероприятий, связанных с поддержанием этого устройства (теодолита) в заданных техническими условиями эксплуатации параметрах. Применительно к эксплуатации теодолитов этими мероприятиями являются испытания, поверки и юстировки.

Испытания теодолита. Под испытанием теодолита (приемочные поверки) понимается качественная оценка его состояния, которая позволяет судить о том, в какой степени отдельные части удовлетворяют своему назначению.

Испытания нижней части теодолита заключается в проверке устойчивости и жесткости трегера и плавности вращения подъемных винтов. Эту операцию лучше всего производить, установив теодолит на столбе. После установки теодолита приводят его в рабочее положение, тщательно закрепляют алидаду, а зрительную трубу наводят на резко очерченный предмет местности (в лабораторных условиях на марку). Затем, взявшись руками за трегер и одновременно наблюдая в зрительную трубу, легким усилием стараются его сместить в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Если после каждой попытки развернуть или сместить теодолит изображение возвращается на перекрестие сетки нитей, то имеют место упругие деформации и трегер обладает достаточной устойчивостью; в противном случае подъемные винты требуют регулировки.

При испытании средней части проверяется: плавность вращения алидадной части, а также закрепительных и наводящих винтов, отсутствие (или наличие) касаний горизонтального круга при его повороте, сохранность исправительных винтов и цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга, а также оптического отвеса.

Во время проведения испытаний верхней части проверяется: плавность вращения зрительной трубы вокруг горизонтальной оси, качество изображения штрихов отсчетного устройства, сохранность уровня (компенсатора) при вертикальном круге, качество изготовления зрительной трубы (наличие царапин на объективе, пузырьков воздуха в стекле, плавность хода фокусирующей линзы).

Поверки теодолита выявляют соблюдение определенных геометрических условий в расположении его основных осей, обеспечивающих точные и надежные измерения горизонтальных и вертикальных углов.

Изображение основных осей теодолита представлено на рис. 12, где приняты следующие обозначения:

VV – ось вращения алидады (инструмента);

KK – плоскость горизонтального круга;

LL – ось цилиндрического уровня при алидаде;

HH – ось вращения трубы;

CC – визирная ось зрительной трубы;

K1K1 – плоскость вертикального круга;

LL – ось уровня при алидаде вертикального круга.

Рис. 12. Расположение основных осей теодолита

В каждом из исследуемых теодолитов должны выполняться следующие геометрические условия.

1). KK VV;

2). VV LL;

3). HH VV;

4). CC HH;

5). K1K1 HH;

6). L1L1 VV.

Выполнение условий 1,5 гарантируется заводом-изготовителем. Условие 6 должно быть выполнено при измерении зенитных расстояний или углов наклона. Поверка условия 3 выполняется перед началом полевых работ. Условия 2, 4 требуют ежедневной поверки.

Основными необходимыми поверками являются:

· поверка уровня при алидаде ГК;

· установка по уровню оси вращения алидады в отвесное положение;

· поверка установки оси вращения трубы в горизонте;

· поверка перпендикулярности визирной оси трубы к оси ее вращения.

При измерении зенитных расстояний или углов наклона дополнительно выполняется поверка места зенита или места нуля.

Рассмотрим методику выполнения указанных поверок и их исправление более подробно.

Поверка уровня производится на установках алидады, отличных друг от друга на 180°. При приведении пузырька уровня в нуль-пункт, совпадающего с направлением 2-х подъемных винтов, и повороте алидады на 180°, его отклонение не должно превышать 2-х делений. Исправление состоит в перемещении пузырька уровня в нуль-пункт на половину его смещения юстировочным винтом уровня и на оставшуюся половину смещения – подъемным винтом.

Установка оси вращения алидады в отвесное положение производится с помощью трех подъемных винтов по поверенному уровню путем последовательного его приведения в нуль-пункт по направлению двух подъемных винтов и перпендикулярно расположенного к ним третьего подъемного винта. После выполнения данной поверки отклонение пузырька уровня от нуль-пункта при вращении алидады на 360° не должно превышать 2-х делений. Несоблюдение данного требования не исключается методикой работ, и поэтому, при измерениях нужно следить за положением пузырька уровня при алидаде.

Выполнение условия перпендикулярности оси вращения трубы к оси вращения инструмента определяется допустимой величиной угла отклонения оси вращения трубы от горизонта, обозначаемого i. Выполнение данного геометрического условия обычно гарантируется заводом-изготовителем. Указанная поверка в лабораторных условиях выполняется при наличии специально изготовленного оборудования, например призмы с подставкой, по методике, изложенной в соответствующих руководствах [6], обычно перед началом полевых работ. В случае превышения допустимого значения i > 5" юстировку горизонтальной оси исследуемого теодолита следует производить в мастерской.

Поверка условия перпендикулярности визирной оси к оси вращения трубы выполняется при двух положениях ГК наблюдением цели, близко расположенной к горизонту путем введения ее в биссектор сетки нитей (рис. 13).

Значение двойной коллимационной ошибки, возникающей при невыполнении данного геометрического условия, определяется по следующей формуле

2С = КЛ – КП ±180°. (1)

Ее величина не должна превышать 20″S[2]. Выполнение данного условия обеспечивает допустимое смещение перекрестия сетки нитей с оптической оси при наблюдении разноудаленных предметов, не сказывающееся на результатах наблюдений.

Исправление коллимационной ошибки для теодолитов типа УВК производится в следующей последовательности:

· вычисляется правильный отсчет ;

· барабаном оптического микрометра данный отсчет (число минут и секунд) устанавливается по его шкале;

· микрометренным винтом алидады совмещаются разошедшиеся штрихи основных шкал в соответствии с правильным отсчетом;

· сместившийся биссектор сетки нитей наводят на визирную цель с помощью юстировочных винтов.

Для определения высот (отметок) пунктов над уровнем моря и взаимного положения объектов на поверхности земли измеряют превышения между определяемыми и пунктами с известными высотами (исходными пунктами). При использовании технических и точных теодолитов превышения вычисляются по измеренным углам наклона и расстояниям. При использовании высокоточных и точных теодолитов (типа Т2) измеряются зенитные расстояния. Выполнение условия L1 L1 VV (см. рис. 12) обеспечивается выведением пузырька уровня при алидаде вертикального круга в нуль-пункт при измерении углов наклона или зенитных расстояний.

В связи с этим перед началом измерений в одних теодолитах производится поверка места нуля (МО), в других – места зенита (МZ).

Место нуля – это отсчет по вертикальному кругу при горизонтальном положении зрительной трубы и выведенном в нуль-пункт пузырьке уровня при алидаде ВК.

Место зенита – это отсчет по вертикальному кругу при вертикальном положении зрительной трубы и выведенном в нуль-пункт уровне при алидаде ВК.

Величины МО и МZ зависят от взаимного расположения оси уровня и нуль-пункта алидады вертикального круга. Одним из главных требований при измерении угла наклона и зенитного расстояния является обеспечение постоянства значений МО и МZ.

Для удобства вычислений и избежания грубых ошибок при измерениях стараются довести значения МО и МZ до величин, близких к нулю.

В качестве примера можно привести методику определения и исправления места зенита для теодолита типа УВК.

Теодолит приводится в рабочее положение. Горизонтальная нить сетки нитей наводится на верх визирной цели (см. рис. 14) и, после выведения пузырька уровня при алидаде ВК в нуль-пункт, берут отсчеты по ВК при двух положениях круга.

Место зенита MZ и зенитное расстояние Z определяется по следующим формулам

МZ = КЛ + КП – 180° (2)

Z = КП – КЛ + 90° (3)

Уменьшение величины МZ производится в следующей последовательности:

· вычисляется правильный отсчет КП – МZ;

· на шкале оптического микрометра устанавливается значение числа минут и секунд из данного отсчета;

· микрометренным винтом уровня совмещаются разошедшиеся штрихи основных шкал в соответствии с правильным отсчетом;

· пузырек уровня выводится в нуль-пункт юстировочным винтом.

Определение и исправление величины МО или МZ для разных типов теодолитов аналогично изложенной выше методике. Однако в силу особенностей устройства вертикальных кругов различных теодолитов для вычисления их значений, а также для вычисления углов наклона и зенитных расстояний используются соответствующие формулы, приведенные ниже:

2Т30: ; . (4)

Т15, Т15К, 2Т5: ; . (5)

Т5: ; . (6)

Т2, 2Т2: ;

. (7)

Т05,Т1: ; . (8)

Между углами наклона и зенитными расстояниями существует следующее соотношение.

(9)

Для исправления МО находится правильный отсчет, равный КЛ – МО. Затем, действуя микрометренным винтом уровня при алидаде ВК (в теодолитах Т15, Т5, Т1, Т05) или микрометренным винтом ВК в теодолите Т30, устанавливаем данный отсчет по шкале микрометра.

В теодолитах Т15, Т5, Т1, Т05 сместившийся пузырек уровня возвращаем в нуль-пункт его юстировочными винтами. В теодолите Т30 сместившуюся среднюю нить сетки нитей перемещаем на верх визирной цели юстировочными винтами.