Измерение вертикальных углов и их обработка
В инженерной практике с горизонтальными углами одновременно измеряют вертикальные (углы наклона n).
Измерение вертикальных углов начинают после приведения теодолита в рабочее положе-ние. Наведение на визирную цель производят средней горизонтальной нитью визирной сетки зрительной трубы, при этом следят, чтобы пузырек соответствующего цилиндрического уровня находился в нуль-пункте. В теодолитах Т30-4Т30П используется цилиндрический уровень на алидаде горизонтального круга. В теодолитах, оснащенных цилиндрическим уровнем при али-даде вертикального круга, проверяют установку этого уровня. В теодолитах с компенсатором (например, Т5К) допускают незначительные отклонения пузырька цилиндрического уровня.
Вертикальный круг и зрительная труба теодолита ТЗО жестко соединены с общей для них осью вращения так, чтобы диаметр лимба 90°-270° и визирная ось трубы были взаимно параллельны в проекции на плоскость вертикального лимба и проходили через геометрическую ось ТТ1 (см. рис. 4.2, а, б Л/8/).
Угол наклона v теоретически определяется относительно горизонтальной плоскости НН (рис. 4.17, а, б Л/8/), но при помощи данного теодолита угол наклона измеряется относительно отвесной линии ZZ как разность отсчетов по угломерному кругу, полученных при наклонном и горизонтальном положении визирной оси зрительной трубы. При визировании на точку М
отсчеты берутся относительно отсчетного индекса И. Если теодолит находится в положении КП, отсчет по вертикальному кругу следует обозначить символом П, для положения KJI -
символом Л (см. рис. 4.17, а, б).
Рис. 9 Измерение углов наклона v
Место нуля вертикального круга (МО) - это величина отсчета по вертикальному кругу теодо-лита при горизонтальном положении осей: визирной оси зрительной трубы и оси цилиндричес-кого уровня на алидаде вертикального круга. В теодолитах Т30-4Т30П величина МО представ-ляет угол между направлением радиуса отсчетного индекса И и диаметром лимба 90°-270°, установленным вертикально по цилиндрическому уровню.
В зависимости от рабочего положения теодолита КП (см. рис. 9, а) или KJI (см. рис. 9, б) угол наклона вычисляется по формулам
v= 180°- П + М0; (1)
v = Л - МО. (2)
Приравняв оба выражения, найдем МО = (Л + П - 180°) / 2. (3)
В хорошо отъюстированном теодолите МО близко или равно нулю. Если МО = 0° 00', то в положении теодолита КЛ отсчет Л по вертикальному кругу равен углу наклона v.
Эти формулы применительно к различным теодолитам записываются в несколько ином виде в зависимости от типа оцифровки градусных делений вертикального круга.
Для теодолитов ТЗО и 4Т30П с круговой оцифровкой 0° - 359° используются следующие формулы:
МО = (Л + П+ 180°)/2; (4)
v = Л - МО; (5)
v = M O -П -180 °; (6)
v = (Л - П - 180°) / 2. (7)
!!! В теодолитах 2Т30П, ЗТЗОП, 2Т5, Т5К, ЗТ5КП градусные деления вертикального круга разделены на четыре сектора, каждый оцифрован от 0° до 75° или от 0° до 90° с указанием
знака ≪минус≫ для отрицательных углов наклона, а формулы для вычисления значений МО и v имеют вид
МО = (Л + П) / 2; (8)
v = Л - МО;
v = МО - П;
v = (Л - П) / 2.
Пример1. Вычислить угол наклона v, если при визировании на точку М получены отсчеты Л = 6° 41'; П = 173° 21' (теодолиты ТЗО, 4Т30П).
Решение полное. МО = (6° 41' + 360° + 173° 21' + 180°) / 2 = (720° 02') / 2 = 360° 01' = 0° 01';
v = JI-MO = 6°41' - 0°01' = + 6°40';
v = МО - П - 180° = 360° 01' - 173° 21' - 180° = + 6° 40';
v = (Л - П - 180°) / 2 = (6° 41' + 360° - 173° 21' - 180°) / 2 == (+13° 20') / 2 = + 6° 40'.
Решение сокращенное.
МО = (JI + П + 180°) / 2 = (6° 41' + 173° 21' + 180°) / 2 = (360° 02') / 2 = 180° 01' + 180° = 360° 01' = 0° 01';
v = Л -- МО = 6° 41' - 0° 01' = + 6° 40'.
Пример 2. При визировании на точку А получены отсчеты Л = 354° 02'; П = 186° 00' (теодолиты ТЗО, 4Т30П). Вычислить угол наклона.
Решение сокращенное.
МО = (Л + П + 180°) / 2 = (354° 02' + 186° 00' + 180° 00') / 2 = (720° 02') /2 = 360° 01' = 0° 01';
v = Л - МО = 354° 02' - 360° 01' = - 5° 59'.
Пример 3. При визировании на точку М теодолитом 2Т30П получены отсчеты по вертикально-му кругу Л = -3° 10', П = +3° 12'. Вычислить угол наклона.
Решение. МО = (Л +П) / 2 = (-3° 10' + 3° 12') / 2 = +0° 01'; v = Л -М О = -3 ° 10'- 0°01 '= -3 ° 11'.
Контроль v = МО - П = - 3° 11'.
При измерении вертикальных углов колебания величины МО не должны превышать 2 t - двойной точности отсчетного устройства (1' в теодолитах Т30-4Т30П). Из полученных величин
МО используется среднее.
Юстировка места нуля
Если МО близко к нулю, то упрощаются вычисления углов наклона. Приступая к юстировке, значение МО определяют 2-3 раза, затем вычисляют угол наклона v.
В теодолитах Т30-4Т30П после определения величин МО и v вновь визируют на точку М при КЛ и, удерживая пузырек уровня в нуль-пункте, зрительную трубу ставят на отсчет по
вертикальному кругу Л = v. Затем вертикальными юстировочными винтами сетки ее среднюю горизонтальную нить совмещают с изображением точки М, после чего определяют полученную
величину МО.
В теодолитах с уровнем при алидаде вертикального круга (Т5, Т2 и др.) при визировании на точку М пузырек этого уровня удерживают в нуль-пункте. Определяют значения МО и v. Затем визируют на точку М при КЛ и, вращая установочный винт названного уровня, устанав-ливают отсчет v, равный величине угла наклона. После этого с помощью юстировочной шпиль-ки или отвертки вращают юстиротировочный винт того же уровня - перемещают его пузырек в нуль-пункт. Находят новую величину МО.
В теодолитах с компенсатором при вертикальном круге (Т5К, ЗТ5КП) величину МО ≈ 0° 00' регулируют котировочным винтом, расположенным на колонке вертикального круга (Т5К).
Примечание. При заводской сборке теодолита величину МО устанавливают близкой к 0° 00’. В теодолитах ТЗО - 4Т30П, как и во всех типах теодолитов, не рекомендуется изменять величину МО смещением визирной сетки больше чем на 1-2', так как отклонение визирной оси от опти-ческой оси будет приводить к значительным колебаниям визирной оси при перефокусировках трубы.
Вопросы и задания для самопроверки
1. В каких плоскостях измеряют горизонтальные и вертикальные углы и как это отражено в принципиальном устройстве теодолита?
2. Начертите основные геометрические оси теододита.
3. Опишите устройство зрительной трубы теодолита, ее оси, видимое увеличение, точность визирования, последовательность установки на четкое изображение визирной сетки и предмета,
устранение параллакса.
4. Покажите назначение и устройство уровней в теодолите.
5. Какие угломерные круги и отсчетные устройства применяются в теодолитах типа ТЗО и Т5, как берутся отсчеты?
6. Как классифицируют теодолиты по точности?
7. Какие центрировочные устройства применяются в теодолитах?
8. Назовите технические особенности устройства, практические возможности кодовых
теодолитов.
9. Как выполняются полевые поверки и юстировки теодолита перед началом измерений?
10. Почему горизонтальные и вертикальные углы измеряют при КЛ и КП?
11. Какие меры принимают для устранения действия внешних и внутренних источников
погрешностей при измерении горизонтальных углов теодолитом, каковы требования к точности центрирования теодолита и визирных целей?
12. Вычислить МО и v, если в теодолите ТЗО Л = 12° 25';
П = 167° 33'; в теодолите 2Т30П Л = +12° 27'; П = -12° 25'.
Задание 7
Вывод о проделанной работе:
В результате выполнения данной лабораторной работы я … … .
Визирная ось – воображаемая прямая, проходящая через оптический центр объектива и центр сетки нитей[1]