Визначення відстаней нитковим віддалеміром

Якщо розглянути (рис. 43), то відстань між двома точками, тобто від приладу до рейки, дорівнює

D = D'+ f + S,

де f - фокусна відстань об'єктива, м; S- відстань від оптичного центра об'єктива до осі обертання приладу, м.

За допомогою сітки ниток відстань на рейці AB можна виразити в поділках рейки, тобто кількість таких поділок дорівнює різниці відліків по верхній (в) і нижній (н) нитках.

n = в - н.

Відношення f/ab називають коефіцієнтом ниткового віддалеміра і позначають буквою К, тоді

D'= K х n. (62)

Теодоліт конструюють так щоб K= 100. Це дає змогу полегшити підрахунки при визначенні відстані.

Величини Sif - постійні, а їх суму позначають через С, і, як правило, цією величиною нехтують. Якщо врахувати її, то

D = K х n + С. (63)

Слід пам'ятати, що точність при вимірюванні відстаней нитковим віддалеміром невелика, а відносна похибка складає:

а) при сприятливих умовах 1:300...1:400;

б) при несприятливих умовах 1:100...1:200.

Рис. 43. Хід променів у зоровій трубі

 

Цей спосіб вимірювання відстаней застосовують тоді, коли необхідно знати її з точністю 0,5...2 м. Чим більша відстань тим більша похибка.

Якщо потрібно визначити горизонтальне прокладення, то використовують формулу

d = K x n x cos2 v.

Вимірювання віддалей світловіддалеміром

Вимірювання віддалей світловіддалеміром полягає в тому, що в дійсності вимірюють час за який проходить світло від джерела до відбивача та в зворотньому напрямі. На цій основі побудували прилад, який назвали світловіддалеміром (рис. 44). Світловіддалемір є джерелом світла і в ньому вмонтований пристрій, який приймає світло від відбивача. В цьому випадку віддаль визначають за формулою

 

де t - час поширення світлової хвилі; v - швидкість поширення світла в атмосфері, яка обчислюється за формулою

 

де с - швидкість поширення світла у вакуумі, с = 299792458±1,2 м/с; n = коефіцієнт заломлення оптичного середовища - атмосфери.

Рис.44. Світловіддалемір

 

Вимірювання довжин ліній сучасними світловіддалемірами на напівпровідникових лазерах забезпечують високу точність вимірювання 5 мм), ними можна вимірювати великі віддалі (5 - 15 км) і вони мають малу вагу (2 - 3 кг) та високий рівень автоматизації.

Комплект, який складається із віддалеміра і відбивача, працює на місцевості, а тому атмосферні умови впливають на точність вимірювання ліній. Основними атмосферними факторами, які впливають на точність і довжину виміряної лінії є: прозорість атмосфери, ступінь її забруднення, запорошеності, задимлення, турбулентності повітряного шару і т. ін. Туман, опади, димка (коли частинки перевищують 1 мкм) також знижують границі виміру відстаней.

Оскільки світловіддалеміри є в основному переносними польовими приладами, а часто модулями, які встановлюють на теодоліти то зниження ваги, споживання потужності, розширення діапазону робочих температур набуває важливого значення.

Пучок променів, який сформований об'єктивом передаючої системи, направляється до відбивача. Для оптимального використання випромінювання лазера необхідно, щоб відбивач захватив максимальну частину світлового потоку і відбив його назад з найменшими витратами. Відбивачами можуть бути плоскі дзеркала, дзеркально-лінзові системи різних конструкцій і кутові відбивачі, тріпель-призми. Найбільшого розповсюдження набули відбивачі з тріпель - призмами завдяки зручності роботи з ними: малої чутливості до перекосів відносно вимірювання, надійності і т. ін.

Одною з основних експлуатаційних вимог до світловіддалемірів є зменшення ваги і споживання потужності. Мініатюризація електронних блоків, створення малоспоживаючих елементів, мікросхем високого ступеню інтеграції, впровадження мікропроцесорів в схему приладу, дозволили значно скоротити габаритні розміри.

Будова і перевірки теодолітів

Будова теодоліта Т30

Теодоліти розпізнаються за точністю вимірювання кутів і конструктивним особливостям. Згідно БНіП 10529-86, теодоліти поділяють за точністю у відповідності з середньою квадратичною похибкою вимірювання кута одним прийомом в лабораторних умовах (табл.4).

Таблиця 4

Технічна характеристика теодолітів

Параметри	Тип теодоліта
	Tl	Т2	Т5	Т15	Т30	Т60
Середня квадратична похибка вимірювання кута
одним прийомом, сек.:
горизонтального
вертикального	1,5					-
Збільшення зорової труби
Кут зору, в градусах		1,5	1,5	1,5
Найменша віддаль візування, м				1,5	1,2
Коефіцієнт далекоміра	-
Вага, кг:
теодоліта комплекту в упаковці	11 16	5 9	4,5 8,5		2,5 3,5	3,5
Ціна ділення рівня, сек. на 2мм:
при алідаді ГК
при алідаді BK				-	-	-

 

Шифр теодоліту має велику букву Т і цифри, які відповідають величині середньої квадратичної похибки вимірювання кута. Наприклад, шифр теодоліта, яким можна виміряти кут одним прийомом з похибкою 30", пишуть як Т30. БНіП передбачено виготовлення теодолітів із наступним цифрами:

високоточні - Т05, Т1;

точні - Т2, Т5;

технічної точності - Т15, Т30.

За призначенням розпізнають теодоліти: маркшейдерські, проектуючі, кодові, спеціальні і універсальні.

Теодоліт, який має вертикальний круг, пристрій для вимірювання віддалей (віддалемір), сумісне обертання лімба з алідадою і гніздо для закріплення бусолі, називається теодолітом - тахеометром. Деякі типи теодолітів мають накладний рівень, який встановлюється на вісь оберту труби для більш точного приведення її в горизонтальне положення.

Теодоліт Т30 виготовлений у відповідності з ДБНУ 10529-63 і призначений для вимірювання кутів в теодолітних і тахеометричних ходах, а також для виконання розмічувальних робіт при будівництві.

Основні оптико-механічні дані теодоліта

1.	Збільшення зорової труби	20х
2.	Довжина труби, мм
3.	Кут поля зору труби, грд
4.	Діаметр вільного отвору об'єктива, мм
5.	Найменша віддаль візування, м	1,1
6.	Кутова віддаль бісектора сітки ниток, сек
7.	Діаметри горизонтального і вертикального кругів мм
8.	Ціна ділення горизонтального і вертикального кругів мін
9.	Похибка відліку за індексом, мін
10.	Ціна ділення рівня при алідаді горизонтального круга, сек	46 на 2мм
11.	Вага теодоліта, кг	2,3
12.	Вага металевого футляра, кг	1,1

 

Загальний вид теодоліта приведений на рис.45.

В прямовисне положення прилад приводиться при допомозі циліндричного рівня 7, для юстування якого є два гвинти 5. Підставка 12 теодоліта жорстко скріплена з дном футляра. Хід піднімальних гвинтів 13 підставки регулюються гайкою. Закріпний 4 і навідний 14 гвинти лімба розташовані в корпусі підставки. Закріпний 6 і навідний 11 гвинти алідади розташовані з однієї сторони теодоліта. Закріпний гвинт 9 зорової труби 1 знаходиться у верхній частині колонки приладу, а навідний гвинт 10 - біля її основи. Для наближеного наведення на ціль на трубі закріплені два оптичних візири 2. Будь- який із візирів можна зняти, а на його місце прикріпити

Рис.45. Загальний вид теодоліта Т30

 

циліндричний рівень 17 з дзеркалом 20 (рис.46). Юстування рівня на трубі виконується гвинтами 18. Зорова труба теодоліта складається із об'єктива 21 (рис.49), фокусуючої лінзи 22, сітки ниток 23 і двокомпонентного окуляра 24. Головка 8 гвинта фокусної лінзи (рис.45) розташована на колонці теодоліта. Горизонтальний і вертикальний круги теодоліта скляні. Ділення на них нанесені

Рис. 46. Верхня частина теодоліта Рис. 47. Поле зору труби

 

Рис. 48. Циліндричний рівень: а - будова рівня; б - ціна ділення рівня

 

через 10', кожне градусне ділення підписано. Відліки по кругах знімають з точністю до 1' за допомогою мікроскопа 15, розташованого поряд з окуляром зорової труби. В полі зору мікроскопа одночасно видно зображення штрихів вертикального

Рис.49. Оптична схема теодоліта Т30

 

і горизонтального кругів (рис. 47). Для вимірювання з великим ухилом зорової труби, а також для центрування теодоліта зоровою трубою використовуються насадки на окуляри зорової труби і мікроскопа. На боковій кришці колонки теодоліта є посадочний паз 16 для прикріплення орієнтир - бусолі 19 (рис.46).

Оптична схема теодоліта Т30 одноканальна. Промінь світла, відбившись від дзеркала 27 (рис. 49), через захисне скло 28 освітлює штрихи вертикального круга 26. Зображення штрихів вертикального круга призмою 29 через двокомпонентну лінзу 30 передаються в площину зображення штрихів горизонтального круга 25. В подальшому зображення штрихів обох кругів призмою 31, лінзою 32 і призмою 33 передається в площину колективу 34, на якому нанесений індекс для оцінки долей ділення кругів. Зображення штрихів обох кругів і зображення індексу безпосередньо пентапризми 35 і об'єктиву мікроскопа 36 передаються в площину зображення і розглядаються через окуляр 37 мікроскопа.

Теодоліт укладається у футляр, дно якого одночасно служить основою підставки. Для перенесення теодоліта і розміщення додаткових деталей в основному комплекті крім футляра є чохол з заплічними пасками. В комплект теодоліта Т30 входить розсувний штатив.

Будова теодоліта 2Т30

Теодоліт 2Т30 розроблений згідно ДБНУ 10529-79 і призначається для вимірювання горизонтальних та вертикальних кутів в теодолітних, тахеометричних ходах, побудови планових і висотних знімальних геодезичних мереж, вимірювання віддалей за допомогою ниткового віддалеміра зорової труби, визначення магнітних азимутів за допомогою бусолі, а також для нівелювання горизонтальним променем (рис.50).

1.	Середня квадратична похибка вимірювання кута одним прийомом:
	а) горизонтального	20"
	б)вертикального	30"
2.	Середня квадратична похибка вимірювання перевищення при допомозі рейки, віддаленої від приладу на 100 м...	15 мм
3.	Похибка (випадкова) визначення азимуту напрямку за допомогою бусолі	<10'
4.	Границі вимірювання вертикальних кутів..	+55--55°
5.	Збільшення зорової труби	20х
6.	Кут поля зору труби	2°
7.	Границі візування	1,2 м—да
8.	Коефіцієнт віддалеміра	100±0,5
9.	Ціна ділення лімбів горизонтального і вертикального кругів	1°
	Ціна ділення шкал мікроскопу	5'
	Ціна ділення циліндричних рівнів: а) на алідаді горизонтального круга	45"
	б) на візирній трубі	20"
	Вага: а) теодоліту	2,3 кг
	б) комплекту	3,5 кг
	Габарити: а) теодоліту	175x235 мм
	б) футляра	175x204x285 мм

 

Для зручності спостережень предметів, розташованих під кутом нахилу до горизонту більше 45°, і центрування теодоліту в комплект приладу входять насадки на зорову трубу і відліковий мікроскоп. На зоровій трубі прикріплений коліматорний візир для наближеного наведення перетину сітки ниток на необхідну точку

Вертикальний круг оцифрований від O0 до +75° і від O0 до -75°. Зображення штрихів і цифр горизонтального і вертикального кругів

передаються в поле зору відлікового мікроскопу (рис. 51).

В відліковій системі теодоліту 2Т30 використовується шкаловий мікроскоп замість мікроскопу з індексом застосованого в теодоліті Т30. Відлік знімають з одної сторони лімба. У верхній частині поля зору мікроскопу, видно позначення буквою „В", що вказує на вікно фрагменту лімбу вертикального круга; в нижній частині буквою "Г" горизонтального круга (рис. 51). Шкали мікроскопу мають найменшу ціну ділення 5'. Відліки беруть за шкалами з точністю

Рис.51. Поле зору мікроскопу: а) відлік з горизонтального круга- 125о05,5; б) відлік з вертикального круга - 0о26,0'

до 0,1 найменшого ділення, що становить 30". Індексом для відліку є штрихи лімба з підписаними градусами. Шкала вертикального круга має два ряди цифр. Нижній ряд має знак " - ", а верхній - знак "+". Коли знімають відлік з вертикального круга, то записують градуси із своїм знаком, а мінути беруть за шкалою того ряду, який має знак відповідний знаку градусів. В приведеному прикладі на рис. 51 відлік з горизонтального круга дорівнює 125°05,5', а з вертикального - 0°26,0'.

Рис.50. Теодоліт 2Т30

 

Вертикальна вісь приладу пола, що дає змогу центрувати теодоліт над точкою місцевості при допомозі зорової труби, встановленої за прямовисною лінією.

Теодолітом 2Т30 можна виміряти горизонтальні кути способом прийомів і способом кругових прийомів. Вертикальні кути обчислюють за формулами

ь=0,5(КЛ - КП);

V= КЛ - MO = MO - КП; (67)

MO= 0,5(КЛ + КП).

Під час вимірювання вертикального кута слід пам'ятати, що перед тим, коли знімати відліки необхідно бульбашку циліндричного рівня алідади горизонтального круга привести в нуль-пункт.