Основные части теодолита

Дата добавления: 2014-11-24 | Просмотров: 1648

Важнейшие части теодолита — зрительная труба, угломерные круги, отсчетные приспособления и уровни с компенсаторами наклона.

Зрительная труба.Служит для визирования на объекты и их рассматривания. Она же является дальномерным устройством. Во многих геодезических приборах используют трубы астрономические с обратным (перевернутым) изображением. Современные теодолиты стали изготовлять также с трубой прямого изображения. Труба геодезического прибора (рис. 55) является телескопической системой, состоящей из телеобъектива, сетки нитей и окуляра.

Телеобъектив имеет сложный объектив и фокусирующую линзу. Последняя — это двояковогнутая рассеивающая линза, расположенная в специальной трубочке.

При помощи устройства, называемого кремальерой, эта линза перемещается в корпусе трубы, удаляясь от объектива или приближаясь к нему. Перемещение необходимо для получения резкого контрастного изображения предмета в плоскости сетки нитей. С помощью телеобъектива осуществляется внутренняя фокусировка зрительной трубы.

Сетка нитей представляет собой стеклянную пластинку с нанесенными на нее двумя взаимно перпендикулярными штрихами; на сетках технических теодолитов имеются еще дальномерные штрихи для измерения расстояний по рейке (рис. 56). Вертикальный элемент сетки чаще всего имеет вид биссектора. Стеклянная пластинка с сеткой укреплена в диафрагме и вместе с ней может перемещаться в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Воображаемую прямую, соединяющую центр (перекрестие) сетки нитей с оптическим центром объектива, называют визирной осью трубы, а ее продолжение до наблюдаемого объекта— линией визирования, или наведения. Навести трубу на предмет — значит совместить перекрестие сетки нитей с избранной точкой предмета.

Окуляр (см. рис. 55) предназначен для рассматривания уменьшенного, обратного и действительного изображения, построенного объективом. Выполняя роль лупы, он строит увеличенное, прямое и мнимое изображение, которое и видит глаз наблюдателя.

Перед наблюдениями трубу наводят на светлую поверхность и, вращая окулярное кольцо (см. рис. 55), добиваются четкой видимости сетки нитей. (Это действие, во время которого несколько перемещается окулярная трубочка в корпусе трубы, называют установкой трубы по глазу.) Затем ее наводят на первый наблюдаемый объект и, вращая кремальеру, фокусируют трубу, т. е. добиваются четкой видимости объекта. При наблюдении разноудаленных предметов каждый раз изменяют фокусировку. Установив трубу по глазу и предмету, проверяют, нет ли параллакса сетки нитей. Для этого перемещают глаз перед окуляром и наблюдают, не движется ли перекрестие сетки нитей по изображению объекта. Такое движение устраняют уточнением фокусировки.

Качество зрительной трубы характеризуется ее увеличением, полем зрения и точностью визирования. Увеличение υ — это отношение угла а, под которым изображение предмета видно в трубу, к углу β, под которым он виден невооруженным глазом (см. рис. 55, б).

Поле зрения — это часть пространства, видимая в трубу. Трубы теодолитов, применяемых на лесных съемках, имеют увеличение 20—25^х, а поле зрения 1—2°. Точность визирования зрительной трубой тем выше, чем больше увеличение. Опытом установлено, что средняя квадратическая погрешность визирования трубой в υ раз меньше, чем невооруженным глазом, и составляет для технических теодолитов не более 2—3'', а при «помещении» точки визирования в биссектор сетки нитей — еще меньше.

Угломерные горизонтальные и вертикальные круги.Рабочими мерами для угловых измерений в теодолитах служат стеклянные диски, края (лимбы) которых разделены радиальными штрихами на равные доли окружности. Промежуток между двумя соседними штрихами называют делением, а величину соответствующего ему центрального угла — ценой деления лимба. Каждый градусный штрих подписан. Подписи на горизонтальных кругах возрастают по ходу часовой стрелки.

Отсчетные приспособления.По стеклянным кругам технических и некоторых точных теодолитов отсчеты выполняют при помощи отсчетных микроскопов — штриховых и шкаловых.

Отсчетный микроскоп расположен рядом со зрительной трубой. Лучи света, пройдя лимб (рис.57, а), передают изображение его делений через систему призм и линз на плоскость ABмикроскопа. Сюда же передается изображение штриха (в штриховом микроскопе) или шкалы (в шкаловом), нанесенных на поверхность одной из деталей оптической системы, занимающей в ней неизменное положение. Полученное на плоскости ABизображение штриха или шкалы вместе с частью горизонтального (Г) и вертикального (В) лимбов наблюдатель рассматривает через окуляр микроскопа (рис. 57, б, в). Отсчетные шкалы советских теодолитов обычно имеют 60 делений, а их видимая длина равняется изображению интервала в 1° на лимбе. Таким образом, шкалы имеют цену деления в 1'.

Сделать отсчет по кругу — это определить положение вертикальной черты (штриха) на изображении шкалы с точностью в 0,1 цены ее деления, что выполняется на глаз. С помощью штрихового микроскопа (он установлен в теодолите ТЗ0) находят положение отсчетного штриха на изображении шкалы лимба (см. рис. 57, б), с помощью шкалового, например теодолита 2Т5К, — положение градусного деления лимба на изображении шкалы микроскопа (см. рис. 57, в).

Уровни и компенсаторы наклона.Приведение осей, плоскостей и отдельных частей геодезического прибора в вертикальное или горизонтальное положение выполняют при помощи уровней.

Основная часть уровня — стеклянная запаянная ампула, наполненная жидкостью так, чтобы внутри оставалось небольшое свободное пространство — пузырек. Последний всегда стремится занять в ампуле наивысшее положение. В зависимости от формы ампулы уровни бывают цилиндрические и круглые.

В цилиндрическом уровне (рис. 58, а) трубка ампулы расположена горизонтально внутри оправы с окном над средней частью. Оправа смонтирована на подставке или непосредственно на кожухе алидады так, что одна сторона удерживается шарниром, а другая — исправительным винтом. Такое крепление позволяет изменять наклон уровня относительно подставки.

Внутренняя поверхность ампулы отшлифована по дуге окружности, а на верхнюю ее поверхность нанесена шкала штрихов с интервалом через 2 мм. Она служит для измерения перемещений пузырька при наклоне уровня. Угол между радиусами, проведенными через два соседних штриха, называют ценой деления уровня. Теодолиты имеют уровни с ценой деления 15—60". Средний штрих шкалы называют нульпунктом, а касательную к внутренней ее поверхности, проходящую через нульпункт, — осью уровня. Последняя занимает горизонтальное положение тогда, когда пузырек располагается симметрично относительно нульпункта, т. е. приведен на середину. Наиболее точно приводится в нульпункт пузырек контактного уровня (рис. 58, б), на ампуле которого нет делений; для наблюдения за пузырьком над ней установлены призмы, передающие изображения половинок концов пузырька в поле зрения глаза наблюдателя. При наклоне о.си уровня их изображения скользят в противоположные стороны. Действуя соответствующим винтом, наблюдатель соединяет (приводит в контакт) обе половинки. В этот момент ось уровня занимает горизонтальное положение.

В круглом уровне (рис. 58, в, г) ампула расположена вертикально. На ее верхней сферической поверхности нанесены концентрические окружности, отстоящие одна от другой на 2 мм. Центр окружностей — нуль-пункт уровня. Ось уровня, представляющая собой нормаль к внутренней поверхности ампулы в нульпункте, занимает отвесное положение, когда центр пузырька совмещен с нульпунктом. Наклон ампулы относительно плоскости прибора, на которой укреплен уровень, можно регулировать исправительными винтами. Круглые уровни менее точные, чем цилиндрические. Их используют для предварительного приведения частей геодезических приборов в горизонтальное положение.

В настоящее время широкое применение находят геодезические приборы, в которых уровень заменяется автоматическим устройством — компенсатором наклона той или иной оси прибора, например вертикальной оси теодолита или визирной оси трубы нивелира. Компенсатор исключает ручную установку уровня в нольпункт, поэтому повышается производительность и точность наблюдений.

В геодезических приборах применяются компенсаторы различных типов. Чаще всего это оптико-механические устройства в виде зеркал, линз и призм, свободно подвешенных в приборе на пути прохождения светового пучка от наблюдаемого объекта к глазу наблюдателя. Принцип действия компенсатора теодолита Т5К (2Т5К), обеспечивающего снятие отсчета с вертикального круга, показан на рис. 59. На пути светового луча, проходящего через стеклянный лимб и направляемого к плоскости ABотсчетного микроскопа, расположены две линзы Л₁и Л₂и два зеркала 3₁и 3₂. Когда вертикальная ось ZZ₁ (рис. 59, а) занимает отвесное положение, а визирная ось трубы υυ₁направлена на точку местности M, то против линзы Л₁окажется штрих nлимба. Он будет виден наблюдателю как отсчет п' на плоскости AB. Если ось zz₁случайно отклонится от отвесного положения на угол γ (рис. 59, б), то на этот же угол будут наклонены все элементы оптической отсчетной системы, кроме зеркала 3₂, которое удерживается в приборе на гибкой подвеске Π и под действием своей массы остается в прежнем положении. Вновь направим трубу на точку M. И в этом случае, как это видно из схемы хода лучей, штрих nвновь спроециру-ется в точку n'. Таким образом при наклоне прибора, но неизменном положении зрительной трубы отсчет по вертикальному кругу остается одним и тем же. Однако величина наклона не должна быть слишком большой. В частности, для теодолита типа Т5К угол компенсации не должен превышать +4'. Предварительно вертикальную ось вращения теодолита устанавливают в отвесное положение с помощью уровня на кожухе горизонтального круга.