Общие понятия об измерениях. Принцип измерения горизонтального угла

Горизонтальный угол – это проекция двугранного угла на горизонтальную плоскость.

Пусть необходимо измерить горизонтальный угол В между линиями местности АВ и АС. Для этого проводят отвесные плоскости W и Т. Над вершиной измерений угла А расположенной на ребре 2-х гранного угла QQ1 помещают горизонтальную плоскость Н. Отвесные линии W и T пересекают плоскость H и оставляют след ВАС, который является горизонтальной проекцией угла местности.

И для того что бы узнать значения угла на горизонтальную плоскость Н, накладывают угломерный круг. На котором нанесены деления. Из рис 2 видно что В=М-N

Дуги - -это отсчеты, следовательно принцип измерения горизонтальных углов заключается во взятии отсчетов по угломерному кругу, разность которых и даст значение угла. На основании следует что инструменты, предназначенные для измерения углов, должны быть:

+Горизонтальная плоскость с делениями(угломерный круг) лимб. Отвесная плоскость для фиксирования направления.

33. Устройство и классификация теодолитов:

Устройство теодолита:

1) Лимб – это угломерный круг с делениями от (0 до 360 гр.)

2) Алидада – это подвижная часть теодолита, которая несет в себе систему отсчитывания по лимбу.

3) Зрительная труба – она крепится на подставках алидадой части, и предназначена для наведения на визирные цели.

4) Вертикальный круг предназначен для измерения углов наклона.

5) Триггер с тремя подъемными винтами, предназначенными для приведения основных осей теодолита, в горизонтальное или отвесное положение.

6) Винты теодолита – зажимные, микрометренные или наводящие и юстировочные.

7) Штатив или тренога, с площадкой для установки теодолита.

Классификация теодолитов:

1) Высокоточные: Т0.5; Т1 mв<=1’’

2) Точные теодолиты: Т5; Т2 mв<=5’’

3) Высокоточные: Т30; 2Т30 mв<=30’’

34. Шкаловой микроскоп:

В поле зрения микроскопа виден лимб, с ценой деления 1˚. Для взятия отсчетов по такому лимбу, предназначена шкала, размер которой равен интервалу лимба т.е. 1˚. Шкала поделена на 12 частей, следовательно цена деления (£ =5’).

Отсчетным индексом такого микроскопа является градусный штрих лимба, расположенный внутри шкалы. Отсчет складывается из градусного штриха лимба, расположенного внутри шкалы + число целых делений шкалы от 0 до штриха лимба * на цену деления шкалы + доля между наименьшим штрихом шкалы и штрихом лимба* на цену деления шкалы.

35. Штриховой микроскоп:

В поле зрения такого микроскопа видны угломерные углы горизонтальные и вертикальные. Градусный интервал поделен на 6 частей следовательно цена деления лимба (£ =10’). Так же в поле зрения расположена стеклянная пластинка, на которую падает индекс, благодаря которым можем брать отсчеты по угломерным кругам.

Отсчет по лимбу складывается из: наименьшего градусного деления штриха лимба(расположенного слева от индекса) + число целых делений лимба от наименьшего градусного штриха лимба, до отсчетного индекса * на цену деления лимба + доля между наименьшим штрихом лимба и неподвижным индексом * на цену деления лимба.

36. Цилиндрический уровень:

Уровни служат для приведения осей и плоскостей геодезических приборов в горизонтальное вертикальное и отвесное положение. Уровни цилиндрического уровня бывают: цилиндрические и круглые

Цилиндрический уровень представляет собой стеклянную трубку, называемую ампулой. Ампула заключена в металлическую оправу, которая одним концом шарнирно крепится к инструменту а другой конец при помощи юстировочных и исправительных винтов, может перемещаться рисунок 1. Внутренняя поверхность ампулы, имеет форму, получившуюся при вращении дуги АОВ, вокруг оси АВ. R – радиус.

Ампула цилиндрического уровня – это стеклянная трубка, наполненная эфиром, или спиртом, нагретая и запаянная с 2-х сторон. При остывании содержимое ампулы уменьшается и свободное пространство занимают пары наполнителя, которое называется пузырьком уровня, т.к. пузырек уровня легче наполнителя, он стремится занимать наивысшее положение, точка О называется нуль пункта.

Когда концы пузырька расположены симметрично точки О рис.2, говорят что пузырек находится в нуль пункте, на внешней стороне ампулы нанесены деления через 2 мм. Рис 2., по которым можно определить положение пузырька. Касательная U и U’ к внешней поверхности ампулы в нуль пункте, называется осью цилиндрического уровня. Если пузырек отклонится от нуль пункта, рис 1, его ось займет наклонное положение и составит с горизонтом угол (тао).

Угол на который наклонена ось уровня, при перемещении пузырька на 1 деление ампулы называется ценой деления ампулы. На рисунке это центральный угол, соответствующий первому делению. Количественной характеристикой уровня является его чувствительность, т.е. способность пузырька быстро занимать положение нуль пункта.

37. Круглый уровень:

Круглый уровень используют для предварительной установки основной оси прибора в отвесное положение. Ампула круглого уровня является частью сферы (рис. 1.73), помещенной в металлическую оправу, прикрепляемую к прибору, имеется три исправительных винта. Нуль-пунктом круглого уровня является центр концентрических окружностей, нанесенных им на поверхность ампулы. Осью круглого уровня называют нормаль к внутренней поверхности ампулы в нуль-пункте. Цена деления круглого уровня равна 5-20'

38. Зрительные трубы:

Для визирования или наблюдения на удаленные наблюдаемые предметы, в геодезических приборах используют зрительную трубу. Зрительные трубы бывают: астрономические и земные. Астрономические трубы дают обратное изображение, земные – прямое. Основными деталями зр трубы являются собирающие и рассеивающие линзы, имеющие оптический центр. Лучи проходящие через центры всех линз зр. трубы называют главной оптической осью зр. трубы.

Рассмотрим трубу Кеплера.

Объектив L1 дает действительное обратное и уменьшенное изображение предмета которое рассматривается через окуляр L2. Для наведения на определенную точку предмета, имеется сетка нитей К- она представляет собой стеклянную пластинку, на которые нанесены взаимно перпендикулярные линии. Двойной штрих называется бисектором для более точного наведения. Точка пересечения основных нитей сетки, называется центром. Воображаемая линия, проходящая через центр нитей и оптический центр объектива, называется визирной осью зрительной трубы, а линии, а линии продолжения ее до наблюдаемого предмета, называют линией визирования.

39. Установка зрительной трубы по глазу и по предмету:

При наведении зрительной трубы на предмет, наблюдатель должен отчетливо видеть нити сетки и наблюдаемый предмет. Измеряя фокусное расстояние между окуляром и сеткой нитей, добиваться четкого изображения сетки нитей. Выполняют это при помощи окулярного кольца – это действие называется установкой зрительной трубы ПО ГЛАЗУ НАБЛЮДАТЕЛЯ.

Чтобы при данной установке окуляра наблюдатель мог отчетливо видеть пр-ты, нужно отфокусировать зрительную трубу при помощи кремальеры, это называется установка зрительной трубы ПО ПРЕДМЕТУ.

40. Основные оси теодолита, поверки теодолита:

С помощью поверок определяют правильность расстояния осей теодолита:

Требование предъявляемые к взаимному расположению осей:

1) Ось вращения теодолита должна быть перпендикулярна оси вращения цилиндрического уровня.

2) Ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна оси вращения теодолита.

3) Ось вращения теодолита должна быть отвесной.

4) Одна из нитей сетки должна быть вертикальна, т.е. находиться в коллимационной плоскости

Все эти условия проверяются поверками и если условия не соответствуют требованиям. Необходимо выполнить юстировку, исправление осей.

41. Поверка цилиндрического уровня:

Из принципа измерения горизонтального угла следует, что плоскость лимба должна быть горизонтальной, а ось вращения теодолита отвесной – это условие можно выполнить с помощью уровня, к условию предъявляют требования. Ось вращения теодолита должна быть перпендикулярна оси цилиндрического уровня.

Пусть условие перпендикулярности соблюдено, тогда при отвесном положении осей теодолита ZZ1 ось цилиндрического уровня UU1 займет горизонтальное положение. Пузырек в нуль пункте. Если повернуть алидаду на 180 гр. Пузырек останется в нуль пункте.

Способ поверки: Устанавливают уровень || двум подъемным винтам и вращая их одновременно внутрь или наружу приводят пузырек в нуль пункт. Поворачивают алидаду на 180 гр., пузырек должен остаться в нуль пункте или сместиться не более чем на 1 деление.

1) ZZ1 ┴UU1 Если подъемными винтами привести пузырек в нуль пункт, его ось UU1 займет горизонтальное положение, а ось вращения, ZZ1 будет наклонена. Если повернуть алидаду на 180 гр. Пузырек сместится из нуль пункта на n делений, и его ось U’U1’ займет так и составит со своим горизонтальным положением угол α. Ось вращения теодолита Z’Z’1 займет новое положение, эти оси не перпендикулярны. Чтобы оси были перпендикулярны, нужно переместить ось уровня U’U1’ в положение U”U1” на угол (α/2), а ось вращения теодолита Z’Z1’ в положение Z”Z” на угол B

42. Определение и исправление коллимационной ошибки:

1)К возникновению коллимационной ошибки приводит то, что визирная ось зрительной трубы не перпендикулярна оси вращения трубы, т.е между плоскостями вращения образуется некоторый угол.

2)Формулы и допуски при определении коллимационной ошибки.

Двойную коллимационную ошибку вычисляют по формуле:

2С = Л – П ± 180°

Соответственно:

С=

В теодолите 2Т30 допускается С = 1΄

3)Исправление коллимационной ошибки, если она больше допустимого значения, производится одинаковым для большинства теодолитов способом:

вычисляют правильный отсчет:

NL = NL' - C, или

NR = NR' + C

и устанавливают его на лимбе. При этом изображение точки не будет совпадать с центром сетки нитей на величину С. Боковыми исправительными винтами сетки нитей совмещают центр сетки нитей с изображением точки. После этого повторяют определение 2С.

4) Влияние коллимационной ошибки на отсчет по лимбу: при наблюдении точек, расположенных вблизи плоскости горизонта, отсчет по лимбу искажается на величину коллимационной ошибки С с одним знаком при КЛ и с другим знаком при КП.

43. Поверка равенства подставок теодолита:

Параллельность оси уровня при трубе визирной оси зрительной трубыпроверяется следующем способом. От стены на расстояние 10 – 20 метровустанавливается теодолит рабочем состояние и на высоте выбирается точка.После этого зрительную трубу приводят в нулевое состояние (отсчет погоризонтальному кругу) и отмечают на стене проекцию перекрестия сеткинитей. Затем зрительную трубу переводят через зенит и опять наводят на

точку, которая была выбрана первоначально. А на стене в нулевом уровне отмечается вторая проекция перекрестия нитей. Если намеченные на стене точки совпадают, то исправление не требуется. Юстировка производится только в мастерской. Если теодолит предусматривает использование для работы в горной или пересеченной местностях, то необходимо вычислить величины углов наклона оси вращения зрительной трубы.

44. Поверка сетки нитей:

Вертикальная нить сетки нитей должна быть параллельна оси вращения алидады. Для выполнения поверки нужно выполнить следующие операции:

вращая алидаду, навести зрительную трубу на хорошо видимую точку;

наводящим винтом трубы плавно смещать трубу по высоте сначала вниз, потом вверх; если изображение точки не отклоняется от вертикальной нити, условие выполнено;
если изображение точки отклоняется от вертикальной нити, то при измерении углов следует всегда наводить трубу на визирную цель так, чтобы цель была в центре поля зрения трубы.

45. Вертикальный круг теодолита:

Вертикальный круг теодолита предназначен для измерения углов наклона и зенитных расстояний.

Угол между горизонтальной плоскостью и направлением визирного луча называется углом наклона. Углы бывают положительные если(визирная цель располагается выше горизонтальной плоскости) и отрицательным. Зенитное расстояние отсчитывается от вертикальной оси ZZ1 до направления визирной оси и всегда положительное. Вертикальный круг имеет 2-е системы оцифровки лимбов, Азимутальная или круговая(0-360), Секторная – вертикальный круг делится на 4 сектора и диаметрально противоположные секторы имеют одинаковые знаки.

Вертикальный круг технических теодолитов имеет две конструктивные особенности:

1. Лимб вертикального круга имеет жесткое крепление с осью вращения зрительной трубы т.е. визирная ось зрительной трубы должна быть || нулевому диаметру лимба.

2. Алидада и цилиндрический уровень: перед взятием отсчетов необходимо привести ось цилиндрического уровня в горизонтальное положение(пузырек в нуль пункте), которая означает что линия отсчетов индекса алидады тоже занимает горизонтальное положение: вторым условием вертикального круга является – ось цилиндрического уровня должна быть || линии отсчетов индекса алидады: Главное условие вертикального круга. При горизонтальном положении визирной оси VV1 и оси UU1, отсчет по вертикальному кругу должен быть равен нулю, т.к. совпадают нулевой диаметр лимба, и линия отсчетного индекса алидады:

Если условие выполнено, то при наведении на визирную цель М, сразу получают значение угла наклона (ню) рис 2.

46. Определение и исправление МО. Измерение углов наклона:

Рассмотрим случай когда условие вертикального круга не выполнено.

При насаживании лимба на ось вращения зрительной трубы, происходит сбой и визирная ось и нулевой диаметр лимба не || между собой, между ними возникает угол Х. При приведении оси цилиндрического уровня UU1 ось отсчетного индекса алидады не || оси цилиндрического уровня и между ними образуется угол Y, по отдельности X и Y определить невозможно, а в сумме они составляют некоторый отсчет, который называется местом нуля МО. Место нуля – это отсчет по вертикальному кругу, при горизонтальном положении вертикальной оси VV1 и оси цилиндрического уровня UU1

Определение место нуля:

1) Устанавливают теодолит на штатив и приводят в рабочее положение

2) Наводят зрительную трубу на визирную цель при положении вертикального круга (КЛ), приводят пузырек в нуль-пункт и берут отсчет по вертикальному кругу (L).

3) Поворачивают алидаду по ходу часовой стрелки, переводят зрительную трубу через зенит, выполняют наведение на внутреннюю цель при положении КП, если необходимо вновь приводят пузырек в нуль-пункт и берут отсчет по вертикальному кругу (R).

4) Вычисляют значение места нуля.

T30 2Т30

МО= МО=

Если МО превышает допустимую величину и непостоянна, необходимо выполнить юстировку:

1. Вычисляют правильный отсчет свободный от влияния МО (по трем формулам), отсчет называется углом наклона. Все три значения должны быть равны.

Т30 2Т30

ν= ν=

ν=КЛ-МО ν=КЛ-МО

ν=МО-(КП+180⁰-360⁰) ν=МО-КП

2. Микрометренным винтом зрительной трубы устанавливают правильный отсчет на вертикальном круге.

3. При этом зрительная труба переместится в вертикальной плоскости и центр сетки нитей сместится с визирной цели вверх или вниз.

4. При помощи шпильки вращая юстировочные винты сетки нитей ослабим, горизонтально перемещают центр сетки нитей в визирную цель. Поверку повторяют.

Если выполняли исправление место нуля, необходимо проверить коллимацию.

47. Измерение горизонтального угла способом “отдельного угла”.

Измерение горизонтального угла способом приемов (способ отдельного угла) заключается в том, что один и тот же угол измеряется дважды, при двух положениях вертикального круга относительно зрительной трубы: при круге слева (КЛ) и при круге справа (КП). При переходе от одного приема к второму зрительную трубу переводят через зенит и смещают лимб горизонтального круга на 1...5. Эти действия позволяют обнаружить возможные грубые ошибки при отсчетах на лимбе и уменьшить приборные погрешности. Так как лимб оцифрован по ходу часовой стрелки наведение зрительной трубы принято выполнять сначала на правую точку, а затем на левую. Контролем измерений горизонтального угла является разность значений угла, полученная из двух измерений (КЛ и КП), не превышающая двойную точность отсчетного устройства, т.е. βкл - βкп ≤ 2t.

48. Измерение расстояний мерной лентой:

Измеряемую линию нужно подготовить к работе: 1) Закрепить на местности концевые (.) и обозначить отвесную плоскость, проходящую через концевые точки

Линию измеряют 2 человека, они укладывают мерный прибор в створе и считают число уложений. Линию измеряют с точностью до 1 см, затем вычисляют ее: d=n*L+r, где n – число уложений; L – номинальная длинна; r- остаток.

49. Приведение измеренного расстояния к горизонту:

где, D – измеренное (наклонное расстояние). S – горизонтальная плоскость. V – угол наклона.

На местности измеряют линию АВ, расположенную под некоторым углом V к горизонту. На планах и картах необходимо изобразить проекцию (горизонтальное положение). Горизонтальное положение вычисляют из тр.(АВ1В) S=D*cosV. Линию измеряют дважды, в прямом и обратном направлении, расхождение длинны не должно превышать: () () () ( - относительная ошибка измерения расстояния)

В зависимости от мерного прибора эта ошибка может быть (1/3000=3см(1/2000=5см (1/1000=10см

50. Измерение расстояний нитяным дальномером:

Нитяной дальномер имеется во всех зрительных трубах всех геодезических приборов. Сетка нитей имеет два дополнительных горизонтальных штриха, симметричных относительно центра. В сочетании с нивелирной рейкой эти нити составляют мерный прибор, с помощью которого можно измерить расстояние между точками местности. Пусть необходимо измерить расстояние между точками А и В на точке А ставим теодолит, на В рейку.

Лучи проходящие через: дальномерные нити m и g, объектив L, притомляются в его переднем фокусе f и пересекают рейку в точках g и m, таким образом, наблюдатель между дальномерными нитями m g видит дальномерный отсчет по рейке. (D=Fок+Fоб+D1) (Fоб+ Fоб Co - const) (D1=1\2*L*ctg(фи/2)), таким образом расстояние измеряется по формуле: (L*C+Co)