Классификация нивелиров

По способу измерения и виду носителя информации нивелиры подразделяются на две группы: а) оптико-механические и б) нивелиры электронные. В оптических нивелирах принцип измерения основан на законах геометрической оптики и визуального отсчитывания по рейке оператором. В нивелирах электронных принцип измерений основан на цифровой обработке изображений и электронного снятия отсчетов.

По способу установки луча визирования в горизонтальное положение нивелиры подразделяются также на две группы: первая — нивелиры с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе (как правило, это – оптико — механические ) и нивелиры с компенсатором. Рассмотрим некоторые типы оптико-механическихприборов как отечественных так и зарубежных фирм.

Инструкцией [5] рекомендуется для нивелирования III класса применять нивелиры с увеличением трубы не менее 30^x и ценой деления контактного уровня не более 30″ на 2 мм ампулы, а для нивелирования IV класса с увеличением трубы не менее 25^x и ценой деления контактного уровня не более 30″ на 2 мм шкалы ампулы, ошибка самоустановки линии визирования у нивелиров с компенсатором не более 0″.5.

В странах СНГ по ГОСТ 10528 — 90 «Нивелиры. Общие требования» все нивелиры оптического типа по точности подразделяются на три группы:

а) высокоточные — для определения превышений со средней квадратической ошибкой не более 0.5 мм на 1 км двойного хода;

б) точные — для определения превышений со средней квадратической ошибкой не более 3 мм на один километр двойного хода;

в) технические — для определения превышений со средней квадратической ошибкой не более 10 мм на 1 км двойного хода.

По этому ГОСТу в основном в России изготавливаются следующие нивелиры:

— высокоточный Н — 05 — для нивелирования I и II классов, рис.(3.1);

— точный Н — 3 — для нивелирования III и IV классов, рис.(3.2);

— технический Н — 10 — для технического нивелирования (при обосновании топографических съемок и инженерно — геодезических изысканий в строительстве). Изучается в первой части дисциплины «Геодезия.

Рисунок 3.1 Нивелир Н-05

Рис.3.2 – Нивелир Н-3

В перечисленных нивелирах цифры, стоящие после буквы Н, обозначают средние квадратические ошибки (в мм) определения превышений на 1 км двойного хода.

При наличии в нивелире компенсатора для автоматического приведения визирной луча трубы в горизонтальное положение в шифре нивелира добавляется буква «К», например Н-3К (рис. 3.3). Если нивелир снабжен лимбом для измерения углов, то в шифре нивелира добавляется буква «Л», например нивелир 2Н-3Л (рис.3.4). Если нивелир снабжен лимбом и компенсатором, то в обозначении добавляются обе буквы, например, Н-3КЛ. В настоящее время выпускаются нивелиры серии 2Н (рис.3.4)) и 3Н (рис.3.5), которые выпускает Уральский оптико–механический завод (Россия). Технические характеристики этих нивелиров представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Технические характеристики оптических нивелиров серии Н-05, Н-3

При нивелировании III и IV классов допускается применение ранее выпускавшихся нивелиров с увеличением трубы и ценой деления уровня , соответствующим требованиям инструкции [5]. Это нивелиры: Н1, Н2, НА – 1.

Рис. 3.3 Нивелир Н-3К

Рис.3.4 — Нивелир 2Н-3Л

Рисунок 3.5 – Нивелир 3Н-2КЛ Рисунок 3.6 – Нивелир SOKKIA, (B1)

В мире известны многие фирмы, занимающиеся разработкой и производством геодезического оборудования и, в частности, нивелиров.

Японская фирма SOKKIA (до 1992 ее название – SOKKISHA) выпускает ряд нивелиров с компенсатором, горизонтальным кругом и зрительной трубой прямого изображения: B1C, B1, B20, B21, C30, C31, C32, C41 и др.(рис.3.6 – 3.10)) Эти нивелиры обеспечивают точность нивелирования от 0,5мм до 2,5мм на 1км двойного хода (см. таблицу 3.2)..

Рисунок 3.7 — Нивелир B1C Рисунок 3.8 — Нивелир В2С

Рисунок 3.9 – Нивелир B2A Рисунок 3.10 – Нивелир TTL6

Для повышения точности нивелиры B1, B1C, B2C комплектуются насадками с плоско-параллельной пластинкой — оптический микрометр (рис.3.11)

Рисунок 3.11 – Нивелир серии В с Рисунок 3.12 – Нивелир с устрой-

оптическим микрометром ством подсветки нитей

. Большинство нивелиров изготовлены в водонепроницаемом исполнении (кроме С41, PL1 и TTL6). При плохом освещении возможно применение устройства подсветки нитей (рис. 3.12), при работе в стесненных условиях — диагонального окуляра (рис.3.13).

Рисунок 3.13 – Диагональный окуляр (насадка)

Минимальный предел визирования от 0,3м (нивелир С3E) до 2.3м (В1).

Нивелиры, кроме PL1 и В1 оснащены горизонтальным кругом с ценой деления от10’ (B1C, B2C) до 1^о в остальных. Чувствительность компенсаторов с магнитным демпфером равна 0,3’’ – 0,5’’, предел работы – 10’. Цена деления круглого уровня – 10’, в нивелире PL1 – 3,5’. Нивелиры PL1 и TTL6 без компенсатора с цилиндрическим уровне при зрительной трубе ( рис. 3.10), цена деления которых составляет 10’’ (PL1) и 40’’ (ТТL6). Средняя квадратическая ошибка превышения на 1 км двойного хода в нивелирах B1, B1C, B2C при использовании оптической насадки (микрометра) равна 0,5мм.

Таблица 3.2 – Нивелиры оптические с компенсаторами, SOKKIA

Фирмы WILD и KERN выпускают оптико – механические нивелиры cерии NA, NK и др. (рис.3.14)

Некоторые технические данные по отдельным нивелирам фирм Wild и Kern (концерн Leica) представлены в таблице 3.2.

Нивелиры Wild NA20, Wild NA24, Kernltvel предназначены для работы в сложных условиях строительных площадок, продольного нивелирования, имеют контрольную кнопку для проверки работы компенсатора, бесконечный винт для точного визирования. Нивелир Kernlevel вместо привычного трегера с тремя подъемными винтами имеет шарнирный трегер для установки прибора в горизонтальное положение. Если ось вращения нивелира Kernltvel наклонена, то в поле зрения трубы появляется предупреждающий сигнал – красная полоска.

Нивелиры Wild NA28 и Wild NA2 (NAK2) применяются для точного нивелирования, а при использовании дополнительного приспособления – микрометра с плоскопараллельной пластинкой – и для высокоточного нивелирования. Корпус зрительной трубы и компенсатора нивелира NA28 заполнены газом (водонепроницаемы). Компенсаторы нивелиров также имеют контрольную кнопку для проверки работы компенсатора. В нивелире NA2 (NAK2) есть возможность грубой и точной фокусировки. При помощи опти

ческого микрометра отсчеты по рейке выполняются с точностью 0,1мм с оценкой до 0,01мм.

Нивелир NK2 снабжен зрительной трубой, которую можно поворачивать вокруг визирной оси на 180^о, и реверсионным уровнем при трубе.

В высокоточном нивелире N3 элевационный винт имеет отсчетный барабан.

Нивелиры с компенсатором

NA20 NA24 KERNLEVEL

NA28 NA2(NAK2)

Нивелиры с уровнем

NK2 N3

Рисунок 3.14 – Нивелиры фирм WILD и KERN

Фирма Pentax также выпускает ряд оптических нивелиров серии AL: AL240, AL240R, AL270, AL270R, AL300, AL320, AL320R, AL320S (рис. 3.15). Зрительные трубы изготовлены в водонепроницаемом исполнении, прямого изображения. Увеличение зрительных труб от 24* (AL240) до 32* (AL320S). Нивелиры компактны и легки от1,6 до 2,0кг. Все нивелиры снабжены компенсатором с подвижной сеткой. Предел работы компенсаторов 12’, чувствительность ±0,5”. Средняя квадратическая погрешность на 1км двойного хода составляет от ±2мм (AL240) до 0,3мм (AL320S). Нивелиры AL300, AL320, AL320R, AL320S имеет дополнительное приспособление – оптический микрометр с плоскопараллельной пластинкой. Нивелиры AL240R, AL270R,

AL320R вместо подъемных винтов трегера имеют шаровую основу для быстрого горизонтирования.

НИВЕЛИРНЫЕ РЕЙКИ

Для технического нивелирования используются деревянные 3- или 4-метровые рейки, иногда складные, с сантиметровыми делениями, двусторонние (рис. 7.4). Низ рейки называют пяткой.

Рейки для нивелиров с обратным (см. рис. 7.4, а) или прямым изображением (см. рис. 7.4, б) отличаются надписями. Одна сторона реек выкрашена в черный цвет (черная сторона), другая — в крас-

Рис. 7.4. Нивелирные рейки, костыль и башмак

ный (красная сторона). На черной стороне деления оцифрованы снизу верх, начиная с нуля. На красной стороне отсчеты возрастают также снизу вверх, но счет начинается с некоторого числа, например, 4687 или 4787 мм. Этот отсчет называют разностью пяток. Очевидно, что разность отсчетов по красной и черной сторонам рейки, т.е. разность пяток, должна быть одна и та же. Красная сторона используется для контроля превышений, измеренных по черной стороне, и повышения точности их определения.

При нивелировании рейки могут устанавливаться на колья, штыри, специальные костыли или башмаки (рис. 7.4, в). Костыли представляют собой металлические заостренные внизу стержни диаметром 30—40 мм со сферической головкой вверху, на которую устанавливается рейка. Вверху костылей имеется металлическое кольцо для их переноски.

Перед началом работ выполняется поверка реек с помощью контрольного метра или стальной рулетки. Поверка реек заключается в том, что дважды измеряются метровые и дециметровые деления. Ошибка дециметровых делений не должна превышать 1 мм, длина всей рейки не должна отличаться от номинального значения более чем на 2 мм.