Теодолиты. Их типы и устройство

Теодолит — угломерный прибор, предназначенный для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Теодолиты различают по типу (конструкции) и точности измерений. В последнем случае они делятся на высокоточные, точные и технические. Технические теодолиты обеспечивают точность измерения углов с погрешностями более 10" и находят самое широкое применение в топографических съемках и съемках для обеспечения полевых географических, геологических, землемерных работ.

По конструкции теодолиты подразделяют на механические (с металлическим лимбом), оптические, электронные и лазерные (электронный теодолит со встроенным лазером). Они различаются между собой главным образом системой отсчета по лимбу. В настоящее время все еще широко используются оптические теодолиты со стеклянными лимбами и шкаловыми микроскопами или оптическими микрометрами для отсчетов и начинают внедряться электронные теодолиты.

Некоторыми конструктивными особенностями обладают теодолиты, предназначенные для маркшейдерских и астрономических работ. Отдельно следует упомянуть гироскопические теодолиты, в конструкцию которых включен гироскоп, выполняющий роль гирокомпаса - механического указателя направления истинного (географического) меридиана, что необходимо для определения азимута ориентируемого направления, особенно при маркшейдерских работах (прокладке тоннелей и др.).

Марки наиболее распространенных технических теодолитов Т15, Т30, 2Т30, 2Т30П, ЗТ30, 4Т15П, 4Т30П. В этих обозначениях: цифра перед буквой - номер модели, Τ - теодолит, 15, 30 или другие числа - средняя квадратическая погрешность измерения угла в секундах. Более поздние серии теодолитов имеют некоторые конструктивные особенности. Например, буква «П» означает, что труба прибора дает прямое изображение. Теодолитами серии 4Т может производиться нивелирование с помощью уровня на зрительной трубе. Вращением специального винта может выполняться перестановка лимба. Съемная подставка со встроенным оптическим центриром позволяет работать по специальному методу трехштативной системы.

Рассмотрим принципиальную схему теодолита 2Т30П (рис. 7).

Зрительная труба предназначена для визуального наблюдения удаленных предметов. До недавнего времени почти все геодезические трубы давали «обратное», т.е. перевернутое, изображение. Сейчас все чаще изготовляют трубы с прямым изображением.

Увеличение изображения в трубе может быть от 15х до 50х в зависимости от требуемой точности визирования и точности измерения углов. В теодолите 2Т30П увеличение трубы 20х. Поле зрения трубы может быть от 30' до 2°. У теодолита 2Т30П оно равно 2°.

В окуляре трубы установлена сетка нитей (рис. 8). Она выгравирована на стекле, вставленном в металлическую обойму, которая закрепляется исправительными винтами (или без них) в поле зрения трубы со стороны окуляра. Наводка на резкость сетки нитей осуществляется с помощью кольца окуляра. Прямая, проходящая через центральное перекрестие сетки нитей и центр объектива, называется оптической осью трубы
(теодолита).

Уровни служат для установки всего прибора или его частей, в частности лимбов, в определенное положение по отношению к отвесной линии. Так, горизонтальный лимб в рабочем состоянии должен занять горизонтальное положение. Уровни теодолита обычно цилиндрические. Но в других приборах встречаются также менее точные круглые (шаровые) уровни.

Цилиндрический уровень — запаянная с одной стороны ампула, в которой помещен сернистый эфир в количестве, при котором образуется воздушный пузырек. Стеклянная ампула цилиндрического уровня помещается в металлический патрон и закрепляется на приборе так, чтобы один конец уровня с помощью исправительных винтов мог быть поднят или опущен в процессе поверок прибора.

Отсчетные устройства необходимы для взятия отсчетов по шкалам лимбов горизонтального и вертикального кругов, когда оптическая ось трубы наведена на одну из точек, между направлениями на которые измеряется угол. Отсчет - это величина дуги между нулевым штрихом шкалы лимба и отсчетным индексом. Отсчетное устройство - микроскоп - состоит из приспособлений для рассматривания штрихов лимба и оценки доли деления лимба.

В точных и технических оптических теодолитах применяют шкаловые и штриховые микроскопы. В штриховых отсчетных устройствах на деления лимба проецируется штрих, который является нуль-пунктом отсчета. В шкаловых, более точных устройствах шкала микроскопа накладывается на один из штрихов делений лимба, по которому выполняется отсчет. В поле зрения штрихового или шкалового микроскопа введены одновременно два изображения: вертикального и горизонтального лимбов.

У электронных теодолитов рабочая мера (носитель информации вместо лимба) может быть в виде электротехнических элементов (резисторов и др.). Считывание информации (измеренных углов) может выполняться визуально с цифрового табло или в автоматическом режиме - с регистрацией на носитель информации (внутренняя память прибора, карточка памяти и пр.).

Существуют также теодолиты со специальными устройствами, предназначенными для повышения качества и удобства измерений. Например, лазерные теодолиты позволяют автоматически наводить прибор на точку и регистрировать отсчеты.

память прибора, карточка памяти и пр.).