Исследования нивелиров

Также как и при исследовании теодолитов, исследования нивелиров подразделяются на полные и неполные. Ниже приводятся исследования нивелиров, выполняемые, за некоторым исключением, при исследовании нивелиров по полной программе.

1. Исследование правильности хода фокусирующей линзы зрительной трубы при перефокусировании ее.

Данное исследование можно выполнять в лабораторных условиях и на высотном полигоне (вне помещения). В обоих случаях рекомендуется применять следующий способ.

В точке А (рис. 23) устанавливается исследуемый нивелир, а в точках 1, 2, 3, …, 10, расположенных по створу, поочередно устанавливается рейка. Точки 1, 2, 3, …, 10 на высотном полигоне закрепляются костылями, а в лабораторных условиях (исследования удобно выполнять в длинном коридоре) – башмаками. Рис. 23. Определение хода фокусирующей линзы

Расстояние между точками устанавливается равным 5,0 м (для более детального исследования расстояние можно уменьшить до 3,0 м), число таких точек должно быть не менее десяти. После тщательного совмещения концов пузырька уровня или установки в центр ампулы пузырька круглого уровня нивелира с компенсатором, производятся отсчеты по рейке в прямом и обратном направлениях. Отсчеты производятся путем двукратного наведения (с точностью до десятых долей деления шкалы микрометра) и отсчитывания по основной и по дополнительной шкалам рейки (в табл. 17 приведены осредненные отсчеты только по основной шкале). Затем нивелир переносится в точку В, где выполняются такие же действия. Эти действия составляют один прием; всего выполняется три таких приема.

При правильном, без колебаний, ходе фокусирующей линзы и выполнении главного условия нивелира линия визирования проходила бы по линиям а"m" и а'1 m?1. Тогда отрезки а"– а'1, b"– b'1,..., m"– m″1, заключенные между этими линиями, были бы равны между собой. Если фокусирующая линза перемещается правильно (без колебаний и смещений), но главное условие не выполняется, то линиями визирования будут линии а – m и а1 – m 1. Тогда

(28)

Причем δ1 = δI =... = δ9. Неравенство же значений будет свидетельствовать о наличии в исследуемом нивелире определенной величины хода фокусирующей линзы.

Таблица 17

Определение хода линзы нивелира Н-05

№ точки	Нивелир в точке А	Нивелир в точке В	Δ	δ
прямо	обратно	среднее	прямо	обратно	среднее
Отсчеты по рейке	Отсчеты по рейке
	283,625	283,620	283,622	288,248	288,232	288,240	23,09
	268,143	268,150	268,146	272,560	272,580	272,570	22,12	0,97
	264,312	264,320	264,316	268,570	268,592	268,581	21,32	0,90
	271,887	271,880	271,884	275,964	275,982	275,973	20,44	0,88
	269,052	269,061	269,056	272,967	272,987	272,977	19,60	0,84
	274,911	274,900	274,906	278,648	278,658	278,653	18,74	0,84
	269,442	269,428	269,435	273,028	273,040	273,034	18,00	0,72
	280,724	280,738	280,731	284,124	284,132	284,128	16,98	1,02
	280,131	280,137	280,129	283,350	283,360	283,355	16,13	0,85
	267,349	267,362	267,356	270,411	270,415	270,413	15,28	0,85

2.Определение цены деления уровня.

Данное исследование производится с целью определения соответствия конкретного уровня, установленного в нивелире, техническим условиям на его установление: цены деления, чувствительности и качества шлифовки внутренней поверхности ампулы. Исследование может выполняться двумя способами: c применением рейки и при помощи экзаменатора.

Для определения цены деления уровня можно использовать специальную рейку с миллиметровыми делениями, установленную на расстоянии 10 – 15 м на одной высоте с нивелиром. После приведения нивелира в рабочее положение зрительную трубу наводят на рейку и элевационным винтом устанавливают изображение концов пузырька уровня так, чтобы отсчет по левому концу пузырька был минимальным (1 – 3 деления), а по правому концу пузырька – максимальным (см. рис. 24).

Далее барабаном оптического микрометра наводят биссектор сетки нитей на ближайший штрих рейки и берут отсчеты по левому и правому концам пузырька уровня в делениях его шкалы с точностью до 0.1 деления.

Вращением элевационного винта на ввинчивание точно наводят биссектор (или среднюю нить) на следующий штрих рейки и через 5 – 10 сек берут отсчеты по концам пузырька уровня, делая соответствующие записи в ведомости.

Наведение на последующие штрихи продолжают до тех пор, пока изображение левого конца пузырька не опустится максимально вниз шкалы, а изображение правого конца, соответственно, не поднимется вверх к самому началу шкалы.

Затем приступают к обратному ходу. Для этого выполняют повторное наведение элевационным винтом, сначала «сбив» его на ¼ часть оборота, а затем снова, работая им на ввинчивание, наводят биссектор сетки нитей на последний штрих рейки, на который было выполнено наведение в прямом ходе. Эти действия составляют один полуприем. При выполнении исследования элевационный винт должен вращаться в одну сторону. Если в прямом ходе винт работает только на ввинчивание, то в обратном он должен работать только на вывинчивание. Либо наоборот: в прямом – на вывинчивание, а в обратном – на ввинчивание. 2-ой полуприем выполняется в той же последовательности, с изменением высоты нивелира подъемными винтами. Полное исследование включает в себя 4 приема.

Порядок записи и вычисления в одном из приемов измерений приводятся в табл. 18. Цену деления уровня τ вычисляют по формуле:

, (33)

где n – число исследуемых штрихов на рейке в полуприеме;

µ – цена деления рейки в мм;

– число полуделений уровня, соответствующее величине смещения пузырька уровня между предыдущим и последующим отсчетами;

– среднее значение разности отсчетов по концам пузырька уровня из прямого и обратного ходов;

S – расстояние от нивелира до рейки. Если деления исследуемой шкалы уровня не соответствуют их номинальной величине, равной 2 мм, то полученное значение τ нужно умножить на коэффициент соотношения их значений К (для Н05 – К = 2.5). Найденное значение τ сравнивается с его допустимой величиной для соответствующего класса приборов и делается вывод о пригодности исследуемого нивелира для выполнения работ. Согласно ГОСТ 10528-90, цена деления уровня высокоточных нивелиров типа Н05 не должна превышать (10 ± 1)″, точных – (15 ± 1,5)″, а по инструкции [3] τ для высокоточных нивелиров – не более 12″ и для точных – не более 30″.

Таблица 18

Определение цены деления уровня высокоточного нивелира по линейке (рейке).

Н05 № 00194; 20.03.1999 г. Расстояние до рейки 12,4 м

№ прие- ма	t воз- духа,°С	Отсчет по ли- нейке	Отсчеты по уровню	П-Л	Расстоя- ние по линейке	Число полуделений уровня, r
прямой ход	обратный ход	пря- мой ход	обратный ход	среднее
Л	П	Л	П
	.	8.1	3.9	23.1	4.0	22.9	+19.2	+18.9	+19,05	.	.
.	.	.	.	.	.	.	.	.		8,50
+22,0	8.2	8.3	18.5	8.0	18.9	+10.2	+10.9	+10,55	.	.
.	.	.	.	.	.	.	.	.		8,25
.	8.3	12.0	15.0	12.5	14.1	+3.0	+1.6	+2,30	.	.
.	.	.	.	.	.	.	.	.		9,05
.	8.4	16.5	10.2	17.1	9.9	6.3	7.2	-6,75	.	.
.	.	.	.	.	.	.	.	.		9,20
.	8.5	20.2	6.3	22.5	4.5	-13.9	-18.0	-15,95	.	.
.	.	.	.	.	.	.	.		.	.
+22,3	8.2	6.0	21.0	6.0	21.0	+15.0	+15.0	+15,00	.	.
.	.	.	.	.	.	.	.	.		10,00
.	8.3	11.0	16.0	11.0	16.0	+5.0	+5.0	+5,00	.	.
.	.	.	.	.	.	.	.	.		8,05
.	8.4	15.0	12.0	15.0	11.9	-3.0	3.1	-3,05	.	.
.	.	.	.	.	.	.	.	.		9,50
.	8.5	20.1	6.6	19.5	7.9	-13.5	-11.6	-12,55	.	.
.	.	.	.	.	.	.	.	.		6,80
.	8.6	23.1	3.8	23.2	3.8	-19.3	-19.4	-19,35	.	.
.	.	.	.	.	.	.	.	.	.	Σ	69,35

τ″ = 3.84″ на 0.8 мм

τ″ = 9.6″ на 2 мм * 12?

τдоп. = 12″

В данном случае, для примера, в обработку взяты измерения по одному приему, при полном исследовании 4 приемами в обработку берутся все приемы.

Значение τ находится по каждому приему и вычисляется его среднее значение или же суммируются все отсчеты во всех четырех приемах сразу по последним колонкам таблицы.

Таблица 19

Определение цены деления уровня на экзаменаторе. Нивелир Н05, μ = 1,0".

Отсчет по шкале	Прямой ход	Обратный ход	Δl'	τ
Л	П	П-Л	Δl	Л+П	Л	П	П-Л	Δl	Л+П
Объектив к винту экзаменатора, t = 21,6°С
	1,5	20,6	+19,1	.	22,1	1,6	20,9	+19,3	.	22,5	.	.
.	.	.	.	5,3	.	.	.	.	4,9	.	5,10	3,92
	4,2	18,0	+13,8	.	22,2	4,0	18,4	+14,4	.	22,4	.	.
.	.	.	.	5,4	.	.	.	.	4,9	.	5,15	3,88
	7,0	15,9	+8,4	.	22,4	6,5	16,0	+9,5	.	22,5	.	.
.	.	.	.	5,3	.	.	.	.	5,2	.	5,25	3,80
	9,5	12,6	+3,1	.	22,1	9,0	13,3	+4,3	.	22,3	.	.
.	.	.	.	5,3	.	.	.	.	5,0	.	5,15	3,88
	12,2	10,0	-2,2	.	22,2	11,6	10,9	-0,7	.	22,5	.	.
.	.	.	.	5,4	.	.	.	.	5,1	.	5,25	3,80
	15,0	7,3	-7,7	.	22,3	14,1	8,3	-5,8	.	22,4	.	.
.	.	.	.	5,3	.	.	.	.	4,9	.	5,10	3,92
	17,6	4,6	-13,0	.	22,2	16,5	5,8	-10,7	.	22,3	.	.
.	.	.	.	5,3	.	.	.	.	5,1	.	5,20	3,85
	20,2	1,9	-18,3	.	22,1	19,1	3,3	-15,8	.	22,4	.	.
Окуляр к винту экзаменатора, t = 22,0°C
	2,0	20,4	+18,4	.	22,4	2,2	20,1	+17,9	.	22,3	.	.
.	.	.	.4.9	.	.	.	.	4,9	.	4,90	4,08
	4,5	18,0	+13,5	.	22,5	4,6	17,6	+13,0	.	22,2	.	.
.	.	.	.	5,2	.	.	.	.	4,8	.	5,00	4,00
	7,1	15,4	+8,3	.	22,5	7,0	15,2	+8,2	.	22,2	.	.
.	.	.	.	5,0	.	.	.	.	5,2	.	5,10	3,92
	9,6	12,9	+3,3	.	22,5	9,7	12,7	+3,0	.	22,4	.	.
.	.	.	.	4,8	.	.	.	.	5,0	.	4,90	4,08
	11,9	10,4	-1,5	.		12,1	10,1	-2,0		22,2	.	.
.	.	.	.	.	4,9	.	.	.	.	4,90	.	4,08
	14,4	8,0	-6,4	.	22,4	14,5	7,6	-6,9	.	22,1	.	.
.	.	.	.	5,1	.	.	.	.	5,2	.	5,15	3,98
	17,0	5,5	-11,5	.	22,5	17,0	5,1	-12,1	.	22,1	.	.
.	.	.	.	4,9	.	.	.	.	5,1	.	5,00	4,00
	19,4	3,0	-16,4	.	22,4	19,6	2,6	-17,0	.	22,2	.	.

Δlср. = 5,08; τср. = 3,96″ • 2,5 = 9,9″; τ доп. = 12″

;

Детальное исследование уровня производится с помощью экзаменатора (рис. 25), который представляет собой станину 7, снабженную тремя подъемными винтами 2. Балка 4 может наклоняться относительно горизонтальной оси 3 (в небольших пределах), наклон осуществляется вращением микрометренного винта 6, а величина наклона определяется по шкале 7. Для приведения станины в горизонтальное положение служит круглый уровень 8.

Определение цены деления уровня производится следующим образом. После приведения экзаменатора по круглому уровню в рабочее положение на балку параллельно ее оси устанавливается весь нивелир или только цилиндрический уровень 5. Рядом с нивелиром (уровнем) на экзаменатор укладывается термометр и измеряется температура воздуха с точностью до 0,1°С перед началом и в конце каждого приема. При выполнении исследований изменение температуры воздуха в районе расположения экзаменатора не должно превышать 2°С. В некоторых конструкциях экзаменатора, с целью защиты уровня от тепла, исходящего от тела наблюдателя и от его дыхания, исследуемый уровень закрывается стеклянным колпаком. После того как нивелир (уровень) примет температуру окружающего воздуха приступают к исследованиям, которые выполняются в следующей последовательности.

Поворотом зеркала, а при необходимости и применением дополнительного освещения, обеспечивается хорошее равномерное освещение уровня.

Затем шкала 7 микрометренного винта устанавливается на начальный отсчет.С помощью элевационного винта пузырек уровня перемещается в крайнее положение (к объективу или окуляру), позволяющее производить отсчеты

по обоим его концам (если на экзаменаторе установлен только уровень, то перемещение пузырька в крайнее положение производится микрометренным винтом). После того, как пузырек уровня успокоится (для этого обычно необходимо около одной минуты), производятся отсчеты по левому и правому его концам (табл. 19). Затем, действуя на ввинчивание (прямой ход), шкала измерительного винта тщательно устанавливается на отсчеты 10, 20, …, 70, одновременно берутся отсчеты по концам пузырька уровня.

В обратном ходе установка винта экзаменатора производится на вывинчивание.

Во втором приеме зрительная труба нивелира (или уровень) поворачивается на 180°, шкала винта экзаменатора устанавливается на отсчет 150, а элевационным винтом пузырек уровня нивелира снова устанавливается на начальный отсчет.

Всего выполняется два приема. По их окончании производятся вычисления в следующей последовательности.

1. Вычисляется разность П – Л и сумма П + Л отсчетов по правому и левому концам пузырька уровня.

2. Вычисляется величина Δl перемещения пузырька уровня в прямом и обратном ходе, а также средняя величина Δl′ этого перемещения

(34)

3. После этого находится среднее значение Δlcp. Перемещения пузырька уровня из двух приемов

, (35)

где n – число разностей Δl′.

4. И, наконец, вычисляется цена деления уровня, а также среднее ее значение

, (36)

где k – число делений шкалы, на которое поворачивается винт экзаменатора; μ – цена деления шкалы экзаменатора.

Цена деления уровня τ, определенная на различных участках ампулы, для нивелиров всех типов не должна отличаться от среднего значения τср. более чем на 20 %, что будет свидетельствовать о правильности кривизны внутренней поверхности ампулы исследуемого нивелира.

3 Определение средней квадратической ошибки совмещения концов пузырька цилиндрического уровня.

Данное исследование производится, как правило, одновременно с определением цены деления уровня, когда вблизи винта экзаменатора находится окуляр нивелира. Для выполнения его элевационным винтом пузырек уровня выводится примерно на середину, а ввинчиванием винта экзаменатора тщательно совмещаются концы пузырька уровня. Если в течение 5 – 10 секунд концы пузырька уровня не разошлись, то производится отсчет по шкале винта экзаменатора с точностью 0,1 деления (табл. 20).

Затем, вывинчиванием винта экзаменатора, концы пузырька уровня разводятся на 5–7 делений, а последующим ввинчиванием они снова тщательно

совмещаются, и производится отсчет по шкале винта. Всего выполняется 10 таких совмещений, что составляет один полуприем. При втором полуприеме, выполняемом в аналогичной последовательности, все 10 совмещений концов пузырька уровня производятся вывинчиванием винта экзаменатора. Всего выполняется 3 – 5 таких приемов.

Величина средней квадратической ошибки совмещения концов пузырька уровня в каждом полуприеме вычисляется по формуле Бесселя. А окончательное ее значение – по формуле

, (37)

где k – общее число выполненных полуприемов.

Таблица 20

Определение средней квадратической ошибки совмещения концов пузырька уровня.

Нивелир Н05

№ п/п	Отсчет по винту (ввинчивание)	ν	Отсчет по винту (вывинчивание)	ν
	38,2	+0,55	37,6	.
	37,4	- 0,25	37,2	- 0,32
	37,3	- 0,35	37,9	+0,38
	37,9	+0,25	37,4	- 0,12
	37,5	- 0,15	37,4	- 0,12
	37,8	+0,15	37,9	+0,38
	37,4	- 0,25	37,4	- 0,12
	37,8	+0,15	37,6	+0,08
	37,9	+0,25	37,6	+0,08
	37,3	- 0,35	37,2	- 0,32
Ср. = 37,65	Ср. = 37,52
mсовм.1 = 0,31″	mсовм 2 = 0,25″

mсовм. = 0,28″

4. Определение цены деления шкалы оптического микрометра.

Оптический микрометр предназначается для более точного взятия отсчета по рейке; поэтому к его узлам выдвигаются определенные точностные требования: к механизму, наклоняющему плоскопараллельную пластинку, средней цене деления шкалы микрометра и ее отклонения от номинального значения. Отличие средней цены деления шкалы оптического микрометра от ее номинального значения возникает, в основном, вследствие некачественного изготовления или износа механизма, наклоняющего плоскопараллельную пластинку, и некачественного нанесения делений на шкале.

Исследования выполняются в лабораторных условиях в следующей последовательности. Нивелир устанавливается на тумбе или хорошо установленном штативе, а на расстоянии 6 – 10 м, строго вертикально, шкала с миллиметровыми (или близкими к миллиметру) делениями. До начала исследований шкалу компарируют с ошибкой, не превышающей 0,007 мм. Исследования выполняются шестью приемами, между которыми подъемными винтами изменяется высота нивелира на 0,8 – 1,0 мм (можно также изменять и положение шкалы). Прием состоит из прямого и обратного ходов, причем в каждом приеме первый штрих, на который наводится биссектор, должен быть различным.

Освещение шкалы должно быть равномерным и достаточно сильным.

После приведения нивелира в рабочее положение тщательно совмещаются концы пузырька уровня (у нивелира с компенсатором круглый уровень тщательно приводится в нуль-пункт) и ввинчиванием барабанчика микрометра биссектор последовательно наводится на 5 – 8 штрихов (в зависимости от расстояния между осями штрихов шкалы). При этом барабан микрометра должен повернуться от 0 до 100 – 105 делений. Отсчеты по шкале микрометра производятся с точностью 0,1 деления (табл. 21). При выполнении обратного хода барабан вращается на вывинчивание и биссектор наводится на те же штрихи, но в обратной последовательности. При вращении барабана микрометра на ввинчивание и на вывинчивание необходимо постоянно следить за изображением концов пузырька и при необходимости снова тщательно совмещать.

Цена деления шкалы оптического микрометра вычисляется по формуле

, (38)

где b – длина интервала шкалы линейки, известная по результатам компари- рования, мм;

а – число делений шкалы микрометра.

После вычисления среднего значения цены деления шкалы микрометра, производится оценка работы механизма, наклоняющего плоскопараллельную пластинку. Для этого подсчитывается число положительных и отрицательных разностей отсчетов, полученных как разность «ввинчивание» минус «вывинчивание», а затем находится средняя величина этой разности. Если среднее значение разности из 6 приемов будет больше одного деления шкалы, то при выполнении нивелирования наведение биссектора на штрих рейки необходимо выполнять вращением барабана только в одну сторону, например, на ввинчивание.

5. Определение наименьшего расстояния визирования.

Данный отрезок измеряется рулеткой с точностью до 0,1 м от оси вращения нивелира до четкого изображения объекта, видимого через трубу нивелира. При наличии в комплекте нивелира съемной насадки, обеспечивающей визирование до 1 м, подтвердить указанное значение дополнительными измерениями по изложенной методике. По паспортным данным наименьшее расстояние визирования для Н05 составляет 2,2 м, с насадкой 1,1 м. v6. Определение коэффициента нитяного дальномера К.

Для определения К (коэффициента нитяного дальномера) в лабораторных условиях нивелир и специальная рейка с миллиметровыми делениями устанавливаются на тумбах на расстоянии от 10 до 20 м с наклоном не более 0,5° и относительной погрешностью ее измерения не более 1/1500. Определение К выполняется при измерении известного расстояния по дальномерным нитям сетки нитей двумя приемами. Для повышения надежности его получения выбирается не менее 5 известных длин. Перед началом исследования с помощью подъемных винтов ось вращения нивелира приводится в отвесное положение по установочному уровню. Нивелир наводится на рейку, при этом необходимо добиться ее четкого изображения. На шкале оптического микрометра устанавливается отсчет, равный 50. Элевационным винтом совмещаются изображения концов пузырька уровня и производятся дальномерные отсчеты по верхней (в) и нижней (н) нитям сетки до 0.1 деления рейки. Находится значение разности (н – в) выраженное в мм.

Пример определения К приведен в табл. 22. По каждой линии К находится по формуле:

, (39)

где Д – растояние от оси вращения нивелира до рейки;

С – постоянная дальномера, выбираемая из паспорта;

(н – в)ср. – среднее значение разностей отсчетов по дальномерным нитям из 2-х приемов (между приемами необходимо изменять высоту инструмента).

Определенное значение коэффициента К не должно отличаться от 100 более чем на 1%. Методика определения коэффициента К в полевых условиях аналогична приведенной выше, с той только разницей, что расстояния от нивелира до рейки выбираются от 40 до 50 м и значения разностей (н – в), выраженные в полудециметрах, преобразуется в метры.

Наведение биссектора на штрих рейки можно выполнять в любую сторону.

Таблица 21

Определение цены деления барабана оптического микрометра

Н05 № 00194 t = 21.4°С S = 10,4 м

№ прие- ма	Штрих шкалы	Отсчет по барабану	d (разность отсчетов: ввинчиван. минус вывинчиван.)	Интервал	Цена деления барабана, i, мм
при ввинчивании	при вывинчива- нии	cредний	B (в делен. барабана)	b0,мм
	12,8	03,4	02,4	02,90	+1,0	.	.	.
.	.	.	.	.	20,65		0,0484
12,7	24,1	23,0	23,55	+1,1	.	.	.
.	.	.	.	.	19,45		0,0514
12,6	43,8	42,2	43,00	+1,6	.	.	.
.	.	.	.	.	21,50		0,0465
12,5	65,2	63,8	64,50	+1,4	.	.	.
.	.	.	.	.	20,25		0,0494
12,4	84,3	85,2	84,75	-0,9	.	.	.
.	.	.	.	.	18,95		0,0528
12,3	103,6	103,6	103,70	+0,2	.	.	.
	12,8	01,2	01,9	01,55	-0,7	.	.	.
.	.	.	.	.	21,15		0,0473
12,7	22,4	23,0	22,70	-0,6	.	.	.
.	.	.	.	.	19,75		0,0506
12,6	41,8	43,1	42,45	-1,3	.	.	.
.	.	.	.	.	20,90		0,0478
12,5	64,6	62,1	63,35	+2,5	.	.	.
.	.	.	.	.	19,20		0,0521
12,4	83,2	81,9	82,55	+1,3	.	.	.
.	.	.	.	.	21,10		0,0474
12,3	103,4	103,9	103,65	-0,5	.	.	.
.	.	.	.	.	.	Ср.:	0,0490

Интервалы	i, мм	V,мм
0 – 20	0,0478	-0,0016
20 – 40	0,0510	+0,0016
40 – 60	0,0472	-0,0022
60 – 80	0,0508	+0,0014
80 – 100	0,0501	+0,0007
Ср.:	0,0494	.

V < Vдоп. = 0,0025

Среднее значение разностей d = 0,5 дел. 1дел.

Таблица 22

Определение коэффициента дальномера К

Н05 № 00194 t = 21°С;

№ длин, м	№ приемов	Отсчеты по дальномерным нитям, мм	(н – в)ср., мм	(н – в),мм	К
Д1 = 5,30	.	96,9	.	.	.
	.	53,1	.	.
.	150,0	.	.	.
.	.	.	53,05	99,9
.	95,4	.	.	.
	.	53,0	.	.
.	148,4	.	.	.
Д2 = 7,21	.	84,3	.	.	.
	.	72,1	.	.
.	156,4	.	.	.
.	.	.	72,10	100,0
.	82,5	.	.	.
	.	72,1	.	.
.	154,6	.	.	.
Д3 = 6,23	.	73,7	.	.	.
	.	62,4	.	.
.	136,1	.	.	.
.	.	.	62,35	99,9
.	72,0	.	.	.
	.	62,3	.	.
.	134,3	.	.	.
Д4 = 18,70	.	2,1	.	.	.
	.	187,0	.	.
.	189,1	.	.	.
.	.	.	187,0	100,0
.	1,4	.	.	.
	.	187,0	.	.
.	188,4	.	.	.
Д5 = 19,00	.	1,0	.	.	.
	.	190,0	.	.
.	191,0	.	.	.
.	.	.	190,0	100,0
.	3,4	.	.	.
	.	190,00	.	.
.	193,4	.	.	.

Кср. = 99,96

7. Исследование нивелиров с компенсаторами.

Перечень исследований технических параметров компенсатора включает в себя определение диапазона работы компенсатора, ошибки самоустановки визирной оси и ошибки компенсации. Указанные исследования выполняются в лабораторных и полевых условиях, при этом их можно производить совместно или раздельно.

В лабораторных условиях исследования можно производить с применением автоколлиматора или без него; в полевых условиях исследования выполняются без применения автоколлиматора.

При выполнении исследований в лабораторных условиях с применением автоколлиматора нивелир устанавливается на экзаменатор и приводится в рабочее положение. Рядом с нивелиром на тумбе устанавливается автоколлиматор таким образом, чтобы их зрительные трубы были соосны и сфокусированы на бесконечность; при этом сетка нитей нивелира подсвечивается лампочкой. Исследование заключается в последовательном изменении угла наклона зрительной трубы нивелира при помощи экзаменатора сначала в продольном, а потом и в поперечном направлении (табл. 23) до тех пор, пока будет работать компенсатор.

Непосредственно измерения заключаются в фиксировании коллиматором положения среднего штриха сетки нитей нивелира с шагом его наклона в 2,0?. При каждом фиксированном положении трубы нивелира производится три отсчета по микрометру коллиматора. Измерения выполняются в прямом и обратном направлениях; эти действия составляют один прием.

Для нивелиров, применяемых при нивелировании I и П классов, таких приемов выполняется два, а для остальных нивелиров – один.

Диапазон работы компенсатора вычисляется по формуле

, (40)

где v1, v2 – максимальные углы наклона зрительной трубы нивелира, при которых наступает зависание маятника;

μ – цена одного деления шкалы экзаменатора;

N – число делений шкалы экзаменатора.

Средняя квадратическая ошибка самоустановки визирной оси нивелира вычисляется по формуле

, (41)

где δ – разность средних отсчетов по микрометру коллиматора, полученных в прямом и обратном ходах, для каждого угла наклона экзаменатора.

Ошибка самоустановки компенсатора (визирной оси) по своему влиянию на измеряемое превышение аналогична ошибке совмещения концов пузырька уровня и зависит в основном от качества изготовления и сборки всех узлов компенсатора. Под ошибкой mc самоустановки линии визирования понимается ошибка, с которой компенсатор, выведенный из положения равновесия, снова возвращается в это положение (в диапазон его работы).

Таблица 23

Исследование компенсатора нивелира в лабораторных условиях. Нивелир Ni 007. Автоколлиматор, μ = 1,0 ″

Наклон	Прямой ход	Обратный ход	аср–а′ср=δ	(аср+а′ср)=А	σ =Аi–А0
а	acp	а′I	a′cp
	5,3	5,33	5,4	5,40	-0,07	5,36	0,31
5,4	5,3
5,3	5,5
	5,4	5,37	5,3	5,30	+0,07	5,34	0,29
5,2	5,4
5,5	5,2
	5,2	5,23	5,1	5,17	+0,06	5,20	0,15
5,2	5,3
5,3	5,1
	5,2	5.10	5,1	5,10	0,00	5,10	0,05
4,9	5,2
5,2	5,0
	4,8	4,97	5,1	4,97	0,00	4,97	0,08
5,0	5,0
5,1	4,8
	5,2	5,00	5,1	5,10	-0,10	5,05	0,00
4,9	5,2
4,9	5,0
-2	4,8	4,77	4,8	4,80	-0,03	4,78	0,27
4,7	4,9
4,8	4,7
-4	4,9	5,00	4,9	4,83	+0,17	4,92	0,13
4,9	4,8
5,2	4,8
-6	5,0	5,03	4,9	5,00	+0,03	5,02	0,03
5,1	5,1
5,0	5,0
-8	4,8	4,87	4,7	4,80	+0,07	4,84	0,21
4,9	4,8
4,9	4,9
-10	4,8	4,80	4,9	4,90	-0,10	4,85	0,20
4,7	4,8
4,9	5,0

;

Систематическая ошибка работы компенсатора (перекомпенсация и не-докомпенсация) на 1A+10′ наклона зрительной трубы вычисляется по формуле

, (42)

где A+10′, A+10A+10′ – средние отсчеты по микрометру коллиматора при максималь- ных (в нашем случае ± 10A+10′) наклонах зрительной трубы нивелира в диапазоне работы компенсатора;

v – суммарный угол наклона зрительной трубы нивелира.

Выполнить исследования компенсатора в лабораторных условиях можно и в том случае, когда отсутствует коллиматор или экзаменатор. Результаты этих исследований в определенной степени будут носить приближенный характер и поэтому они применяются тогда, когда, например, при выполнении нивелирования или при транспортировке нивелира имел место сильный удар по его корпусу и требуется определить степень работоспособности компенсатора и нивелира в целом.

Предел работы компенсатора определяется по круглому уровню следующим образом. Нивелир тщательно приводится в рабочее положение по круглому уровню и зрительная труба наводится на рейку (линейку), установленную на расстоянии 5 – 10 м по направлению одного из подъемных винтов. Затем наблюдатель плавным вращением подъемного винта производит наклон нивелира в продольном направлении до тех пор, пока отсчет по рейке резко не изменится. После этого визуально фиксируется по круглому уровню величина отклонения его пузырька. Аналогичные действия выполняются при наклоне нивелира в поперечном направлении. Зная цену деления круглого уровня, можно определить предел работы компенсатора с ошибкой 1 – 2′.

Для определения средней квадратической ошибки самоустановки визирной оси на расстоянии 8 – 10 м от нивелира устанавливается линейка с отчетливо видимыми миллиметровыми делениями. После приведения нивелира в рабочее положение производится отсчет по линейке с точностью до 0,1 мм (табл. 24).

Затем нивелир одним из подъемных винтов слегка наклоняется (можно слегка постукивать по корпусу нивелира) до момента зависания компенсатора и снова возвращается в исходное положение с последующим взятием отсчета по линейке. Таких измерений выполняется не менее 10; эти действия составляют одну серию. Всего выполняется не менее трех таких серий.

Если в процессе выполнения исследований было обнаружено касание маятника кожуха демпфера (как следствие механического повреждения), то нивелир необходимо передать в ремонтную мастерскую.

Определение ошибок компенсации проводится по схеме, приведенной на рис. 27. Нивелир устанавливается на тумбу или штатив, а по направлению одного из подъемных винтов на расстоянии 8 – 10 м устанавливается линейка с отчетливо видимыми миллиметровыми делениями. Перед приведением нивелира в рабочее положение тщательно выполняется поверка, а при необходимости и юстировка круглого уровня. Затем нивелир приводится в рабочее положение и производится отсчет О1 (рис. 26, а) по линейке с точностью до 0,01 мм. После этого подъемным винтом, установленным по направлению на линейку, задается продольный наклон (4 – 6A+10′) нивелира. Если при поднятии объектива вверх отсчеты увеличиваются по направлению к А′, то имеет место недокомпенсация; при его уменьшении по направлению к А1′ (рис. 26, б) будет иметь место перекомпенсация. Аналогично с уменьшением отсчетов при наклоне объектива вниз (рис. 27, в) имеет место недокомпенсация, а при их увеличении (рис. 27, г) – перекомпенсация.

Таблица 24

Определение ошибки самоустановки компенсатора.

Нивелир НЗК

№ п/п	Номер приема
отсчеты	u	отсчеты	u	отсчеты	u
	47,2	-0,1	53,8	+0,1	65,9	+0,1
	47,4	+0,1	53,8	+0,1	65,7	-0,1
	47,2	-0,1	53,6	-0,1	65,8	0,0
	47,3	0,0	53,7	0,0	65,8	0,0
	47,2	-0,1	53,8	+0,1	65,9	+0,1
	47,3	0,0	53,8	+0,1	65,9	+0,1
	47,4	+0,1	53,7	0,0	65,7	-0,1
	47,4	+0,1	53,6	-0,1	65,7	-0,1
	47,2	-0,1	53,6	-0,1	65,7	-0,1
	47,2	-0,1	53,6	-0,1	65,8	0,0

; .

В полевых условиях, как правило, производится исследование влияния только ошибок компенсации. Если по производственным причинам (возможное повреждение компенсатора при транспортировке нивелира) возникла необходимость определения предела работы компенсатора и ошибки его самоустановки, то эти исследования выполняются по методике, рассмотренной выше применительно к лабораторным условиям. Сущность методики исследования ошибок компенсации заключается в измерении превышений на станции при длине визирного луча 5, 25, 50, 75 м для высокоточных нивелиров; 5, 50, 100 и 150 м – для точных и технических нивелиров.

Необходимость измерения превышения при различных длинах визирных лучей обусловлена тем, что влияние рассмотренных выше ошибок (за наклон главной точки объектива, изменения фокусного расстояния и за недостаточно точную юстировку компенсатора) сказывается не одинаково при различных расстояниях до реек. Так, например, при длине визирного луча 50 м и более (фокусирование зрительной трубы на бесконечность) максимальное влияние на измеряемое превышение оказывает третья ошибка, а при длине визирного луча 15 – 20 м – первая и третья. И, наконец, при минимальной длине визирного луча будет иметь место суммарное влияние всех трех ошибок.

Рис.26. Схема влияния ошибок недокомпенсации и перекомпенсации

Непосредственно исследования компенсатора нивелира в полевых условиях производится в следующей последовательности. Исследуемый нивелир устанавливается в створе между рейками, на равных расстояниях от них. Тщательно приводится в рабочее положение и производится определение превышения по двум сторонам реек (по основной и дополнительной шкалам). Затем измерение превышения выполняется при наклонах нивелира в продольном и поперечном направлениях на угол а по программе, указанной в табл. 25. Результаты измерений по данной программе составляют один прием; всего для каждого расстояния должны быть выполнено не менее 5 таких приемов (табл. 26)

Таблица 25

Программа измерения превышения при исследовании ошибок компенсации

№ п/п	Последовательность измерения превышения	Положение уровня
1.	Положение пузырька уровня в нуль-пункте (? = 0)
2.	Продольный наклон оси вращения нивелира на угол +α
3.	Продольный наклон оси вращения нивелира на угол – α
4.	Боковой наклон оси вращения (влево) на угол + α
5.	Боковой наклон оси вращения (вправо) на угол – α

Таблица 26

Исследование компенсатора нивелира в полевых условиях.

Нивелир

№ серий	Измеряемые превышения, мм
Уровень в нуль- пункте	Продольный наклон	Поперечный наклон
+8′	-8′	+8′	-8′
S = 5,0 м
	624,6	624,7	624,6	624,6	624,7
	624,6	624,6	624,6	624,7	624,6
	624,6	624,6	624,6	624,6	624,6
	624,6	624,6	624,6	624,6	624,6
	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
	122,1	122,2	122,2	122,2	122,2
	122,1	122,3	122,2	122,3	122,2
	122,2	122,2	122,3	122,2	122,3
	122,2	122,2	122,2	122,3	122,3
	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
	1006,4	1006,7	1006,6	1006,6	1006,7
	1006,6	1006,7	1006,5	1006,6	1006,8
	1006,7	1006,8	1006,4	1006,6	1006,8
	1006,5	1006,8	1006,4	1006,8	1006,5
	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″

Ошибка?k на одну минуту наклона нивелира для каждого его положения вычисляется по формуле , (43)

где hα – величина среднего превышения при наклоне нивелира на угол α,

h0 – тоже, при положении пузырька уровня в нуль-пункте;

S – длина визирного луча;

α – угол наклона нивелира, раный 8'.

После этого вычисляется средняя величина σ′k для каждого расстояния.

Определение средней квадратической ошибки измерения превышения на станции.

Величина данной ошибки находится из многократных измерений превышения при длине визирного луча 30 и 50 м для высокоточных нивелиров и 100 м для точных и технических нивелиров. Она определяется при получении нивелира с завода-изготовителя, а также после его ремонта, особенно оптического микрометра (табл. 27).

Таблица 27

Определение средней квадратической ошибки измерения превышения на станции

№	Серии измерений
п/п
	524,14	529,20	507,70	511,28	546,46
	524,24	529,36	507,82	511,32	546,29
	524,26	529,19	507,67	511,42	546,35
	524,29	529,17	507,65	511,41	546,49
	524,13	529,33	507,82	511,29	546,30
	524,22	529,21	507,83	511,28	546,32
	524,10	529,28	507,77	511,32	546,48
	524,28	529,32	507,68	511,40	546,35
	524,10	529,18	507,81	511,39	546,44
	524,26	529,34	507,65	511,24	546,31
Ср.	524,20	529,26	507,74	511,34	546,38
mст	0,076	0,075	0,077	0,070	0,071

mcm. =0,074 мм

Измерения выполняются при пасмурной погоде и слабом ветре. Точки установок реек закрепляются нивелирными костылями, а установленные на них рейки, фиксируются в неподвижном состоянии простейшими устройствами, в основном деревянными подпорками, с целью сохранения их неизменного положения в процессе измерений. Исследуемый нивелир устанавливается в створе между рейками на равных (±2 – 5 см) расстояниях от них. После приведения нивелира в рабочее положение превышение измеряется 10 раз, что составляет одну серию. Таких серий выполняется не менее пяти (табл. 27).

Средняя квадратическая ошибка измерения превышения на станции для каждой серии вычисляется по формуле

(44)

и, окончательная из всех серий,

, (45)

где k – число серий измерений.

При измерении превышений необходимо постоянно следить за тем, чтобы концы пузырька уровня были тщательно совмещены, а при необходимости производить повторные их совмещения.