для чего служит нивелир

Нивелир

Нивели́р (от фр. niveau — уровень, нивелир) — геодезический инструмент для нивелирования, то есть определения разности высот между несколькими точками земной поверхности относительно условного уровня т.е определение превышения.

Содержание

Работы, выполняемые нивелиром

Геометрическое нивелирование

Во время геометрического нивелирования превышение между точками получают как разность отсчётов по рейкам при горизонтальном положении визирной оси нивелира. Этот метод является наиболее простым и точным, но позволяет с одной постановки прибора получить превышение не более длины рейки, поэтому при больших превышениях в горной местности его эффективность падает.

Определение превышения заключается в визировании горизонтальным лучом с помощью нивелира и отсчета разности высот по рейкам. где — отсчет по задней рейке; — отсчет по передней рейке;

Точность отсчета по рейкам составляет от 1-2 мм (техническое нивелирование) до 0.1 мм (нивелирование I класса).

На рисунке показано нивелирование методом «из середины», также существует метод «вперед»

Тригонометрическое нивелирование

При тригонометрическом нивелировании превышение между точками определяют по измеренным вертикальным углам и расстояниям между точками (горизонтальным проложениям). Тригонометрическое нивелирование позволяет с одной станции определить практически любое превышение между точками, имеющими взаимную видимость, но его точность ограничена из-за недостаточно точного учёта влияния на величины вертикальных углов оптического преломления и уклонений отвесных линий, особенно в горной местности.

Превышение определяется по измеренному теодолитом (кипрегелем, эклиметром) углу наклона линии визирования с одной точки на другую (α) и расстоянию между этими точками (S). Тригонометрическое нивелирование применяется при топографической съемке и других работах.

Барометрическое нивелирование

Превышение определяется по значениям атмосферного давления при помощи полной барометрической формулы

Гидростатическое нивелирование

Основано на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах находиться на одном уровне вне зависимости от высоты расположения сосудов. Этот метод имеет высокую точность, позволяет определять разность высот между точками при отсутствии взаимной видимости, но измеряемая разность высот ограничена длиной наибольшей из трубок, соединённых шлангами.

Построение плоскостей

Вертикальное проектирование или построение плоскостей выполняется электронно-механическими прибором Зенит-прибором или лазерным уровнем.

Отметки проецируются с использованием принципа вращения лазерного луча и оптической системы, позволяющей развернуть луч в линию. Основное достоинство лазерного уровня — простота в работе, не требующая специальных навыков по настройке прибора, и возможность проведения работ только одним человеком. Такие уровни применяются в строительстве. Многие модели лазерных уровней имеют также возможность построения наклонных плоскостей и отвесных линий.

Для приведения нивелира в рабочее положение служат подъёмные винты подставки, для точного горизонтирования визирной оси при взятии отсчёта — элевационный винт.

Маркировка нивелиров, выпускаемых в России, состоит из буквенно-цифрового кода примерно такого вида: 3Н2КЛ. Здесь цифра 3 обозначает модификацию прибора, буква Н — нивелир, цифра 2 — среднеквадратическая погрешность на 1 километр двойного хода в миллиметрах, К — обозначает наличие компенсатора, Л — наличие горизонтального лимба для измерения горизонтальных углов (обычно с точностью порядка одного градуса).

Современные оптические нивелиры оснащены автоматическим компенсатором — устройством автоматической установки зрительной оси прибора в горизонтальное (рабочее) положение. В нивелирах с компенсатором цилиндрический уровень, параллельный оси зрительной трубы, может отсутствовать. В большинстве нивелиров также имеется круглый уровень для грубого горизонтирования инструмента.

Все оптические нивелиры имеют также нитяной дальномер для определения расстояний по рейке. Это связано с необходимостью контролировать равенство плеч при нивелировании способом «из середины».

По точности нивелиры делятся на высокоточные, точные и технические. Высокоточные оптические нивелиры снабжены микрометренной пластиной или съёмной насадкой для взятия отсчётов по штриховой инварной рейке. Для технического нивелирования, а также нивелирования III и IV классов точности обычно применяются шашечные рейки.

Помимо оптических, в последние годы получили распространение цифровые нивелиры. Они используются со специальной штрихкодовой рейкой, что позволяет автоматизировать взятие отсчёта. Цифровые нивелиры обычно оснащены запоминающим устройством, позволяющим сохранять результаты наблюдений.

В настоящее время существует терминологическая путаница понятий построитель плоскостей и Лазерный нивелир. Сам по себе такой прибор не является измерительным, т.е. нивелиром. Однако при наличии измерительной нивелирной рейки и достаточной стабильности указания уровня (в соответствии требованиями точности измерения для оптических нивелиров по ГОСТ 10528-90), эти приборы можно считать нивелирами. Если же требования по точности измерения, которые можно выполнить по проецируемой линии, не соответствуют этим требованиям, подобные приборы следует считать лазерными уровнями (большинство бытовых приборов), что соответствует функциям строительных уровней согласно ГОСТ 9416-83 по проверке горизонтальных и вертикальных плоскостей, но не измерению разности высот!

Источник

Нивелир — назначение, виды, какой выбрать

Для профессиональных строителей и геодезистов нивелир является обязательным прибором. Он позволяет выполнять измерения и производить вычисления с высоко точностью.

Огромное количество видов этого прибора позволяет подобрать подходящий вариант для большинства задач, начиная с несложного домашнего ремонта, заканчивая созданием крупных архитектурных проектов.

Назначение нивелира

Одной из важнейших геодезических работ, проводимых при строительстве каких-либо объектов, является нивелирование.

Для этих целей применяется соответствующий инструмент –нивелир.

Целью данной операций является определение на местности разности высот конкретных точек, а также изучение форм рельефа.

Нивелиры используются при:

В быту нивелиры часто применяют при ремонте помещений.

Для этих целей существует отдельный вид приборов, которые часто называют лазерными уровнями.

Они проецируют на плоские поверхности лазерные лучи и отлично подходят для разметки углов.

Кроме прочего, применение лазерного нивелира обеспечивает точность укладки кафеля и любого материала, где требуется соблюдение прямых углов и линии.

По этой причине прибор используют и для оклейки обоев, где требуется соблюдать строго вертикальные линии стыков.

Для электрика нивелир также будет полезен.

С его помощью можно четко позиционировать расположение розеток, выключателей, предохранительных щитов на одном уровне от пола, либо же относительно горизонта.

Также в быту используют простейшие гидростатические нивелиры, работающие по принципу двух сообщающихся сосудов с жидкостью.

Устройство и характеристики

Самый простой нивелир это оптический прибор, состоящий из пузырькового уровня в виде цилиндра, зрительной трубы с увеличением и визирной оси.

Настройка трубы выполняется оператором в зависимости от позиции исследуемого объекта.

Для выполнения измерений, такой нивелир работает в паре с нитяным дальномером и рейкой с сантиметровыми делениями.

Цифровые модели по принципу работы и строению схожи с оптическими, однако, все расчеты выполняются автоматически, что исключает ошибки оператора, а затем отображаются на экране.

Иной принцип работы у лазерных нивелиров, как и их устройство.

Лазерный луч достигая поверхности объекта, определяет имеющиеся отклонения.

Сегодня такой инструмент является самым распространенным.

Чтобы отклонения были четко видны, нивелиры имеют яркий красный луч, который отчетливо видно внутри помещений.

Для работы на открытом пространстве используется прибор с зеленым лучом.

Этот цвет, за счет своей длинны волны, лучше воспринимается человеческим глазом, а к тому же является более мощным и дальнобойным.

Приборы могут устанавливаться на штативе с градуированным лимбом, который позволяет выполнить приблизительное измерение горизонтальных углов.

Для оптических нивелиров был разработан стандарт ГОСТ 10528-90, в котором указаны информационные данные о приборах, основные параметры и типы, предъявляемые технические требования и методы испытаний.

Этот стандарт заменил устаревший ГОСТ 10528-76.

Согласно ГОСТу, каждый оптический нивелир должен относится к одному из следующих классов:

Материал

Штативы для нивелиров изготавливают чаще всего из алюминия, так как данный материал имеет небольшой вес, но при этом обладает высокой прочностью.

Подобные характеристики положительно сказываются на удобстве транспортировки оборудования.

Также материалом для триног выступает дерево, за счет чего их стоимость выше, но и устойчивость лучше.

Мини-штативы компактного размера изготавливают преимущественно из стеклопластика.

Сами нивелиры должны обладать высокой прочностью.

По этой причине для изготовления корпуса качественных моделей используют преимущественно металл или специальный пластик.

Элементы настройки, например, винты, могут быть пластиковыми или металлическими.

Размеры и вес

В зависимости от типа нивелира, а также материала изготовления, ориентировочный вес составляет от 0,4 до 2 кг.

Оптические модели в среднем весят 1,2 – 1,7 кг.

При использовании дополнительного оборудования, например, триноги, масса повышается до 5 кг и более.

Ориентировочные размеры оптических нивелиров:

Виды нивелиров, их возможности и цена

По конструкции нивелир может быть:

Оптический

Используется для проведения различных геодезических работ, при строительстве и ремонте дорог.

Предназначен для определения разницы перепада высот точек, а также расстояния между ними.

Определение углов наклона и перепадов высот производится посредством градуированной шкалы, нанесенной на стекло.

Для правильной установки прибора относительно горизонта используется пузырьковый уровень.

Для гашения колебаний, а также для обеспечения устойчивости, такие нивелиры оснащаются магнитным демпфером или воздушным компенсатором.

Стоимость начинается от 8 тыс. рублей.

Цифровой (электронный)

Современный геодезический прибор, который с высокой точностью снимает отсчет по специальной рейке.

Конструкция совмещает в себе одновременно нивелир оптического типа, электронное запоминающее устройство, а также встроенное ПО, обрабатывающее данные.

Электронный нивелир работает быстро и исключает ошибки оператора.

Для выполнения измерений необходимо сфокусироваться на рейке, и по нажатии кнопки прибор отобразит все необходимые значения на экране.

Стоимость самых простых моделей начинается от 80 тыс. рублей.

Лазерный

Позволяет выполнять построение вертикальных, горизонтальных и наклонных плоскостей с высокой точностью.

У некоторых приборов присутствует функция отвеса, за счет которой можно отмерять углы в 45° и 90°.

Другое название этого типа нивелира — лазерный строительный уровень, из-за сферы его применения.

Лазерные нивелиры, в свою очередь, делятся на следующие классы:

Позиционный (линейный)

Наиболее распространенный тип уровня.

Посредством линз и призм происходит преломление светового потока, и в итоге выстраиваются статичные линии, ориентированные в пространстве с высокой точностью.

Такие построители плоскостей имеют угол раскрытия до 110° — 130°.

Используют их преимущественно внутри помещений.

Стоимость начинается от 2 тыс. рублей.

Более профессиональные модели обойдутся в 7 – 8 тыс. рублей.

Ротационный

Применяется в основном на открытых строительных площадках, так как имеет большую дальность, что отражается на его стоимости.

Уровень формирует за счет луча точку, которая, посредством быстрого вращательного движения механизма, очерчивает плоскость.

Стоимость – от 7 тыс. рублей.

В солнечную погоду линию, очерчиваемую движущимся лучом, часто невозможно разглядеть.

По этой причине используют модели с приемником излучения, представляющим собой отдельное электронное устройство.

При наведении лазера на фотоэлемент такого приемника, прибор издает звуковой или визуальный сигнал.

Точечный

Испускает прямой световой луч, который, при пересечении с каким-либо объектом, формирует на нем точку.

Цена профессиональных моделей начинается от 6 тыс. рублей.

Лазерный нивелир, имеющий возможность проецировать лучи во всех трех плоскостях получил название 3D уровень.

По способу выставления инструмента (типу выравнивания), лазерные уровни делятся на:

• Ручной – настройка выполняется оператором посредством обыкновенных уровней пузырькового типа, расположенных на корпусе. Точное позиционирование выполняется винтовыми верньерами.

• Самовыравнивающийся – подстройка выполняется посредством различных встроенных механизмов.

Другое название – автоматический нивелир.

Так, система электронного выравнивания самостоятельно компенсирует до 15% погрешности отклонения от горизонта за счет анализа информации от специальных датчиков и последующей подстройки сервоприводами.

Маятниковое выравнивание компенсирует механическим способом до 5% отклонения при помощи вмонтированного постоянного магнита.

• Комбинированный – одновременно использует несколько способов выравнивания.

По цвету луча лазерные уровни бывают двух видов:

Используется для работы на улице, так как длинна волны луча составляет 532 нм.

Такой цвет не только лучше воспринимается глазом, но и способен строить плоскости на удалении до 1 км.

При ярком солнечном освещении луч часто невозможно разглядеть.

• С красным лучом – применяется для работы в помещениях.

Длинна волны в 635 нм, в зависимости от конкретной модели, обеспечивает дальность действия 10 – 500 м.

Для работы лазерного прибора требуется источник питания.

Чаще всего это встроенный или съемный аккумулятор, который требует периодической подзарядки.

Для работы небольших приборов, способных поместиться в кармане, используются одноразовые батарейки.

Реже всего можно встретить сетевые варианты, для функционирования которых требуется их подключение к бытовой электросети.

Гидростатическое нивелирование – еще один точный способ измерения перепадов высот, используемый преимущественно в строительстве.

Для него требуется гидроуровень – длинный прозрачный шланг, заполненный жидкостью.

Измерительный процесс основан на законе сообщающихся сосудов Паскаля, позволяет оценить высоты объектов, находящихся не в прямой видимости.

Как выбрать нивелир?

Выбирая бытовой лазерный нивелир, нет смысла тратиться на дорогостоящий прибор, так как даже бюджетные модели позволят выполнять разметку внутри комнат любых размеров.

Для этого будет вполне достаточно минимальной длины луча.

Кроме того, чем меньше размеры помещения, тем меньшими будут угловые погрешности.

Достаточно осмотреть корпус на наличие повреждений, а также проверить лазерный уровень пузырьковым аналогом.

При выборе полупрофессиональных моделей, а также приборов для профессиональной строительной и геодезической деятельности, важными параметрами, на которые следует обратить внимание, будут:

• Количество лучей. К стандартным двум лучам, строящим линии по вертикали и горизонтали, добавляются несколько дополнительных. Как правило, расположены они по бокам устройства.

• Дальность свечения. Если этот параметр, который указывается производителем, равен 30 метрам, лучи буду светить и на большие дистанции. Но следует помнить, что по превышению указанного порога дальности, их толщина увеличивается, что приводит к снижению точности отметок.

• Наличие системы самовыравнивания. Это позволит экономить время на точном позиционировании устройства относительно горизонта.

• Угол развертки лучей. Хорошо, если этот параметр составит 110° — 130°.

• Элементы питания. Чем они проще, тем лучше. В идеальном случае прибору для работы необходимо будет две или три пальчиковые батарейки типа ААА. Также хороший вариант – аккумуляторная батарея.

В комплект поставки некоторых моделей входят защитные лазерные очки.

Они не только предохраняют глаза от воздействия излучения приборов, но в них и сам луч видно лучше при любой погоде.

Для комфортной работы также нужен штатив, особенно в тех случаях, когда прибор нужно приподнять на определенную высоту.

Для фиксации нивелира в различных местах требуется крепление типа “прищепка”.

Более удобным будет вариант с универсальным магнитным креплением.

Прибор с богатой комплектацией обойдется дороже, но, если покупать аксессуары по отдельности, их стоимость выйдет еще выше.

• Профессиональный нивелир оснащается дополнительными регулировками.

В частности, модели с мини-штативами, которые расположены прямо в корпусе, имеют винты плавной наводки, которые позволяют выполнить настройку прибора максимально правильно.

Кроме прочего, нивелиры должны иметь надежную защиту от пыли и других внешних факторов.

Определить степень защиту можно по маркировке.

Стандартной принято считать IP54 – влагоустойчивое устройство, которое подойдет для работы и под дождем, и на пыльной строительной площадке.

Для защиты от падения нивелиры должны иметь противоударный корпус и демпферные накладки.

Некоторые модели оснащаются внутренними амортизаторами, которые защищают электронные компоненты от повреждений.

Что нужно знать о нивелирах?

• Можно продлить время работы лазерного нивелира на одном заряде, отключив неиспользуемые лучи.

Такая экономия батареи будет особенно полезной для “прожорливых” ротационных приборов.

• Поддержка дистанционного управления упрощает работу с нивелиром на больших строительных площадках.

• Оптические нивелиры, в зависимости от конструкции, могут давать как нормальное, так и перевернутое изображение.

Для последних выпускается нивелирная рейка с перевернутыми числами.

При проведении замеров повышенной точности применяют рейки из специального сплава – инвара.

Источник

Оптический нивелир: основы работы и настройка своими руками

На рынке есть штативы с плоской или сферической головкой. Последний позволяет быстро выравнивать прибор без необходимости точной регулировки ножек штатива. Опытные пользователи на шаровой головке могут выровнять инструмент, не используя регулировочные винты в трегере.

Нивелирная рейка, наиболее популярными на данный момент являются алюминиевые телескопические рейки. Деревянные рейки время от времени используются в строительных и геодезических изысканиях. Алюминиевые рейки различаются по длине (от 3 до 7 м) и, следовательно, по количеству сегментов. Сегменты основаны на принципе телескопа. Сложенный участок имеет длину чуть более 1 м и его легко транспортировать. Алюминиевые рейки имеют геодезическое шкалу типа «Е» с одной стороны и стандартное миллиметровое деление с другой.

Важно, чтобы рейка была снабжен коробкой уровнем для установки. Часто многих пользователи не используют уровень и устанавливают рейку вертикально «на глаз». Однако что неправильная установка рейки очень сильно влияет на конечную точность нивелирования.

После установки нивелира на штатив и его выравнивания, помощник вертикально устанавливает рейку (ему поможет уровень, прикрепленный к ней) в точке A. Наблюдатель осуществляет точное прицеливания с помощью винта горизонтального круга и фокусирует изображения с помощью фокусирующего винта и в окуляре выполняет чтение отметки O1.

Для чего горизонтальный круг с отметками на оптическом нивелире?
Горизонтальный лимб используется для расчета угла поворота прибора при измерении. Лимб используется при нивелировании полярным методом, но стоит отметить что точность отсчетов невысокая. Горизонтальный лимб с делением на 360 и 400? В чем разница?
В 90% случаев при покупке нивелира пользователи не обращаются внимание на горизонтальный лимб. Им он не пригодится или используют в единичных случая как вспомогательный инструмент.

• грады имеют десятичное деление, естественное для калькуляторов и компьютеров
• расчеты выполняются быстро, даже в памяти, без необходимости какого-либо преобразования или преобразования
• использование града исключает риск ошибок вычислений из-за разделения шага на 60 минут (секунд) и 3600 градусов (секунд).

В рамках полевого выпрямления мы проверяем три геометрических условия, которым должен соответствовать выравниватель:
• Основная плоскость пузырька круглого уровня pg должна быть перпендикулярна главной оси vv выравнивающего устройства.
• Горизонтальная линия прицельной сетки должна быть перпендикулярна главной оси vv.
• Визирная ось cc должна быть горизонтальной в диапазоне действия компенсатора.

Перед началом юстировки проверьте работоспособность механических компонентов нивелира. Внимательно посмотрите на винты трегера, горизонтальные винты, фокусирующий винт и окуляр, оцените их на предмет плавной работы и наличия нестандартных зазоров. Стоит несколько раз повернуть инструмент, установленный на штативе и убедиться, что механизм главной оси механизма не поврежден. Только если все механические компоненты нивелира находятся в рабочем состоянии, вы можете приступить к проверке устройства.

Этап 1: Поверка круглого уровня

Отклонение пузырька на половину ошибки устраняется поворотом винтов трегера в противоположном направлении. Вторая половина той же ошибки устраняется с помощью регулировочных винтов уровня. Проверяем правильность исправления поворотом на 180 градусов. При необходимости повторяем корректирующие действия.

Этап 2: Проверка вертикальности сетки нитей
Контроль можно проводить двумя способами
1. Сфокусировавшись нивелиром на отвес легко можно определить вертикальность сетки нитей. Совпадает ли она с вертикальной линией отвеса или нет. При необходимости выполняется регулировка винтами по отвесу как по эталону.

Этап 3: Проверка работоспособности компенсатора

Если компенсатор функционирует, второй тест этого параметра состоит в проверке диапазона действия.

Этап 4: Поверка горизонтальности визирной оси

Проверка и исправление горизонтальной установки оси в области действия компенсатора. Проверка и исправление горизонтального выравнивания визирной оси является наиболее трудоемким этапом. Также необходимо иметь две нивелирных рейки и установить их друг от друга и вертикально на расстоянии не менее 30 метров. Поставить прибор посередине между рейками и вычислить превышение между точками.

Возьмем для примера:
отчет по рейке A = 1.787м,
отчет по рейке B = 1.632м,
превышение (Δh) в этом случае будет: Δh = А–B = 0.155м. с Переставить штатив с прибором ближе к точке А и, взяв отчет по этой же рейке (для примера 1.509м), вычислить теоретический отчет по рейке B (отчет по рейке А – Δh). В нашем примере теоретический отчет по рейке В = 1.509м – 0.155м = 1.354м.
Взяв отчет по рейке В сравнить его с теоретическим. Если разность между отчетами превышает 1-3 мм, необходимо выполнить настройку. Отверните защитную крышку окуляра (или откройте заглушку в нивелирах Sokkia) и с помощью юстировочной шпильки / отвертки / шестигранника из комплекта прибора поворачивайте винт до тех пор, пока отчет по средней горизонтальной нити не станет равен теоретическому (1.354м). После чего необходимо повторить поверку.

Свяжитесь с нами, если у Вас есть вопросы по обслуживанию или приобретению оптического нивелира:

Источник