Использование компенсаторов в геодезии

Содержание

Введение

1. Что это такое компенсатор, и какая роль в приборах

1.1 Уровни и компенсаторы наклона

2. История. Современное применение компенсаторов в приборах

3. Назначение и принцип работы компенсатора

4. Исследование компенсаторов

4.1 Поверки и исследования нивелиров с компенсаторами

4.2 Определение степени компенсации углов наклона визирной оси

Заключение

Список использованной литературы

геодезический компенсатор уровень нивелир

Введение

В данной курсовой работе мы изучили причины создания и применения такой части геодезических приборов как компенсаторы. Необходимость применения компенсаторов угла наклона возникла из за необходимости точности геодезических работ.

Перед внедрением компенсаторов угла наклона использовались цилиндрические уровни, которые и до сих пор применяются в геодезических приборах для установки частей прибора в горизонтальное или вертикальное положение или для измерения малых углов отклонения элементов прибора от горизонтального или вертикального положения. И у компенсаторов угла наклона и у цилиндрических уровней имеются и достоинства и недостатки, однако, компенсаторы имеют большие преимущества перед цилиндрическими уровнями. При использовании автоматических компенсаторов угла наклона исчезает необходимость постоянного контроля, как для цилиндрического уровня, за пузырьком уровня отклонения прибора от горизонтального или вертикального положения, что делает работу за прибором медленной и менее стабильной. Поэтому использование компенсаторов угла наклона значительно увеличивает точность, скорость и стабильность геодезических работ. Но, как и любой прибор, компенсатор может давать сбой в своих рабочих функциях, и устранить поломку на месте будет невозможно.

1. Что это такое компенсатор, и какая роль в приборах

1.1 Уровни и компенсаторы наклона

Уровни в геодезических приборах служат для установки частей прибора в горизонтальное или вертикальное положение или для измерения малых углов отклонения элементов прибора от горизонтального или вертикального положения. Уровни могут быть съемными (например, накладные или подвесные уровни на горизонтальной оси теодолита) или жестко связанными с прибором. В зависимости от принципа действия уровни подразделяют на жидкостные, электромеханические, маятниковые, «упругие» и т. п.

Основными элементами жидкостного уровня являются его чувствительный элемент (ампула с жидкостью) и оправа для крепления. Жидкостные уровни бывают круглые и цилиндрические. В круглом уровне (рис. 1, а) в качестве ампулы используется стеклянный сосуд 1, верхняя часть которого отшлифована по сферической поверхности. Сосуд заполнен легкоподвижной жидкостью и содержит свободное пространство (пузырек уровня). В цилиндрическом уровне (рис.1, б) ампула представляет собой стеклянную трубку 1, внутренняя поверхность которой отшлифована в виде бочкообразного тела вращения и заполнена жидкостью.

Свободное пространство с парами жидкости (пузырек уровня) обычно составляет 0,3— 0,4 длины ампулы при t = 20 °С. Ампулы 1 уровней заключены в оправы 2, имеющие регулировочные винты 3. Цилиндрические ампулы подразделяют на простые (АЦП), компенсированные (АЦК) и регулируемые (АЦР). При симметричном расположении пузырька относительно нуль - пункта ось цилиндрического уровня занимает горизонтальное положение (осью уровня является касательная к внутренней поверхности ампулы в нуль - пункте).

Угол, на который надо наклонить ампулу, чтобы пузырек уровня переместился на одно деление (обычно 2 мм) - называется ценой деления  уровня.

По использованию и назначению различают цилиндрические обычные (односторонние) уровни; реверсивные уровни (со шкалами на двух противоположных сторонах ампулы); контактные (цилиндрический уровень с системой призм и микрообъективов для получения совмещенного изображения концов его пузырька); накладные и подвесные уровни; уровень Талькотта — цилиндрический уровень с элевационным винтом.

Ошибка установки визирной оси в горизонтальное положение с помощью контактного уровня, рассматриваемого без увеличения, вычисляется по формуле профессора А.С. Чеботарева:

.

Если концы пузырька уровня рассматриваются под увеличением  (например в нивелирах),

.

Величина  .

Цену деления уровня технического нивелира можно рассчитать по формуле:

,

где — ошибка взгляда (средняя квадратическая ошибка превышения на станции); S — расстояние визирования.

Цена деления высокоточного уровня определяется по формуле:

,

где — ошибка установки уровня (для высокоточных нивелиров принимают ).

Цену деления высокоточного нивелира можно рассчитать и по формуле для технического нивелира. Так, если положить  = 0,2 мм, в соответствии с ГОСТ 2386—73; S = 50 м, , то получим (значение по ГОСТ ).

Цена деления накладного уровня находится из зависимости:

где — пренебрегаемо малая ошибка в направлении из-за неточного отсчета по уровню;  — расчетное максимальное значение угла наклона визирной линии. Так, для теодолита типа Т2 при и =15°  (по ГОСТ 2386 — 73 ).

Основной недостаток применения уровней заключается в том, что при пользовании ими приходиться всякий раз, действуя подъемным или элевационным винтом, устанавливать пузырек на нуль-пункт и следить за неизменностью его положения. От такого недостатка свободны компенсаторы, автоматически устанавливающие линию визирования в требуемое положение с некоторой точностью.

Что такое компенсатор? В общем случае, это устройство, позволяющее воспринимать и гасить движения, температурные деформации, вибрации, смещения, компенсировать недостаток или избыток веса.

Компенсатор – 1. Приспособление в самоустанавливающихся нивелирах для автоматического удержания линии визирования в горизонтальном положении. При наклоне зрительной трубы нивелира на некоторый малый угол (от единиц до десятков минут). Компенсатор возвращает линию визирования в горизонтальное положение. Если угол наклона превосходит допустимую величину угла компенсации, то компенсатор работать не может. Аналогичные приспособления, но с целью автоматического удержания линии визирования в отвесном положении, имеют самоустанавливающиеся отвесы оптические.

Существуют различные устройства компенсаторы, но всякий компенсатор представляет собой механический или гидромеханический маятник, расположенный в зрительной трубе между объективом и окуляром или перед объективом. Кроме маятника в компенсаторе имеется еще демпфер (гаситель колебаний ) – приспособление для успокоения колебаний маятника.