Нивелир из чего состоит структура и принцип работы (5 видео)

Нивелир – это универсальный геодезический инструмент, предназначенный для измерения горизонтальных и вертикальных разности высотных точек. Изначально нивелиры создавались для использования в геодезии и строительстве. Однако, с течением времени они нашли свое применение в других областях, таких как геология, геофизика и архитектура.

Структура нивелира состоит из основного корпуса, оптической системы и механизма установки. В основном корпусе располагается нивелирный тангенсометр, который предназначен для измерения горизонтальных углов и оптической дальномер, использование которой позволяет определить разность высот между точками.

Принцип работы нивелира основан на оптической системе с нивелирным телескопом. С помощью нивелира можно измерять разности высот между близкими точками. При съемке, нивелир фиксирует горизонтальную линию визирования, которая пролегает на определенном уровне и пересекает центральную нить креста нивелира. Путем измерения междуначальной и конечной точек можно определить разность высот.

Содержание

Структура и принцип работы нивелира
Оптическая система
Компенсатор
Трубка нивелира
Телескоп
Объектив
Окуляр
Вертикальный круг
Оптический центр
Светофильтр
Уровень
Компенсаторный уровень
Водяной уровень
Рабочая основа
🔍 Видео

Видео:Устройство нивелираСкачать

Структура и принцип работы нивелира

Телескоп — оптическая система, состоящая из объектива, окуляра и близкой аппаратуры. Телескоп позволяет наблюдать точки и проводить измерения.
Вертикальный круг — часть нивелира, которая служит для измерения угловых величин в вертикальной плоскости. Вертикальный круг может быть размещен на корпусе нивелира или на треноге.
Оптическая призма — используется для отражения лучей света и позволяет осуществить наблюдение на большие расстояния и с большей точностью.
Уровень — используется для выравнивания нивелира по горизонтали.
Тренога — устойчивая стойка, на которой устанавливается нивелир для обеспечения точности измерений.

Принцип работы нивелира связан с использованием принципа горизонтальности луча света. При использовании нивелира, пользователь направляет луч света на оптическую призму, которая отражает его обратно в телескоп. Затем пользователь может измерить углы между этим лучом и вертикальной плоскостью с помощью вертикального круга.

Для проведения измерений высотности точек, нивелир устанавливается на треногу и выравнивается при помощи уровня. Затем телескоп наводится на точку, и измеряется угол между горизонтальной плоскостью и линией взгляда через призму. Измеряя несколько точек и сравнивая полученные результаты, можно определить разницу в высоте между ними.

Таким образом, нивелир является важным инструментом для инженеров, геодезистов и строителей, позволяющим проводить точные измерения высотности и горизонтальных расстояний.

Видео:Как работать нивелиром и для чего он нужен?Скачать

Оптическая система

Элемент	Описание
Телескоп	Оптическое устройство, с помощью которого осуществляется наблюдение и измерение отметок
Объектив	Линзовая система, собранная из нескольких линз, отвечающая за сбор и фокусировку света
Окуляр	Линзовая система, предназначенная для рассеивания и увеличения изображения объекта
Призма или зеркало	Отражающий элемент, направляющий свет в нужном направлении и необходимый для переворота и вращения изображения
Уровень	Подвижный пузырьковый уровень, служащий для определения горизонтальности нивелира

Оптическая система осуществляет три основные функции: осмотр объекта, измерение отметок и определение вертикального угла наклона. В процессе работы нивелира свет от исследуемого объекта проходит через объектив, далее фокусируется и увеличивается с помощью окуляра. При необходимости свет направляется с помощью призмы или зеркала для поворота изображения. Уровень позволяет поддерживать горизонтальную плоскость нивелира, что необходимо для точности измерений.

Знание принципов работы оптической системы и ее элементов позволяет оператору нивелира справляться с измерениями и получать точные результаты.

Компенсатор

Уровень: Уровень компенсатора представляет собой пузырьковый уровень, который используется для определения горизонтальности прибора. Он установлен на основании нивелира и контролирует положение нивелира по горизонтали. Если нивелир наклонен, уровень компенсатора позволяет определить этот наклон и скорректировать положение нивелира.

Система амортизации: Система амортизации компенсатора предназначена для уменьшения вибраций и колебаний, которые могут повлиять на работу нивелира. Она состоит из нескольких элементов, включая амортизационную жидкость и специальное устройство для ее контроля и регулировки. Амортизационная жидкость поглощает энергию, возникающую в результате движения нивелира, и уменьшает колебания, обеспечивая более стабильную основу для измерений.

Компенсатор является одной из ключевых частей нивелира и обеспечивает его высокую точность и надежность во время работы. Благодаря уровню и системе амортизации, компенсатор компенсирует наклоны и вибрации, позволяя нивелиру работать в различных условиях и обеспечивать точные измерения высотных различий.

Трубка нивелира

Трубка нивелира выполнена из металла или пластика, чтобы обеспечить прочность и надежность конструкции. Она имеет цилиндрическую форму и обычно длиной около 20-25 см.

Внутренняя поверхность трубки обычно покрыта специальным материалом с матовым или глянцевым покрытием, что позволяет предотвратить отражение света и улучшает качество изображения.

Окуляр трубки нивелира служит для наблюдения за отображаемыми визирами и определения положения нитей нивелира. Он обладает возможностью изменения фокусного расстояния, что позволяет настроить его под разные условия работы.

Объектив трубки нивелира, находящийся на противоположном конце от окуляра, обеспечивает сбор света и фокусировку изображения. Он может быть оснащен диафрагмой и объективной пленкой, позволяющими контролировать яркость и резкость изображения.

Трубка нивелира представляет собой важную часть инструмента, обеспечивающую точность и надежность измерений. Она должна быть защищена от попадания пыли, влаги и других внешних воздействий, чтобы не повредить оптические элементы и сохранить высокое качество работы.

Видео:Основы работы с нивелиромСкачать

Телескоп

1. Объектив, или передняя линза, собирает и отражает свет, проходящий через него и фокусируя его на задней плоскости телескопа.

2. Окуляр – система линз, устанавливаемых в самом верхнем конце телескопа, которая увеличивает изображение, созданное объективом.

3. Труба – оболочка телескопа, защищающая его компоненты от пыли, влаги и других внешних воздействий.

4. Зеркало – специальное отражающее покрытие на обратной стороне объектива, которое перенаправляет свет внутрь трубы телескопа.

Принцип работы телескопа основан на свойствах линз и зеркал, которые собирают и усиливают свет, позволяя увидеть объекты, находящиеся на большом расстоянии. Когда свет проходит через объектив телескопа, он фокусируется на задней плоскости, что создает изображение. Оптическая система окуляра увеличивает это изображение, позволяя наблюдателю видеть детали объекта с большей ясностью.

Телескопы используются в различных сферах – от астрономии и космических исследований до наблюдения природных явлений и звездного неба. Они играют важную роль в научных исследованиях и позволяют человеку расширить свое понимание Вселенной.

Объектив

Основной принцип работы объектива заключается в собирании света с цели и его направлении на приемный элемент нивелира, такой как крестовина или детектор. Объектив может быть фиксированным или иметь возможность регулировки фокусного расстояния в зависимости от требуемой точности измерений.

Объективы нивелиров могут иметь разные оптические характеристики, такие как фокусное расстояние, угол обзора и коэффициент увеличения. Некоторые объективы обладают функцией компенсации атмосферных и других оптических искажений, что позволяет повысить точность измерений.

Объективы нивелиров также защищены от пыли, грязи и других внешних воздействий с помощью специальных защитных устройств, таких как кожухи или фильтры. Это позволяет сохранить качество оптики и обеспечить долгий срок службы нивелира.

Окуляр

Окуляр выполняет несколько важных функций. Во-первых, он увеличивает изображение, которое формируется в результате прохождения света через объектив нивелира. Это позволяет наблюдателю видеть детали и метки на измерительной шкале с большей точностью.

Во-вторых, окуляр обеспечивает возможность фокусировки изображения на глазах наблюдателя. С помощью специальной настройки фокусного расстояния линз и призм, окуляр позволяет получить четкое и ясное изображение с минимальными искажениями.

Кроме того, окуляр часто имеет встроенные шкалы, маркировки и индикаторы, которые помогают наблюдателю определить положение и перемещение нивелира на рабочей площадке. Такие шкалы обычно представлены в виде горизонтальной и вертикальной стрелок, циферблатов или числовых значений, которые отображают угловое отклонение нивелира от горизонтальной плоскости и его высоту относительно отметки.

Корпус окуляра обычно выполнен из прочного и легкого материала, такого как металл или пластик. Он прочно закреплен на кожухе нивелира и обеспечивает защиту от пыли, влаги и механических повреждений. Для комфортного наблюдения, на окуляре могут быть установлены регулируемые затворы, которые помогают устранить влияние паразитного света и солнечной засветки.

Использование окуляра позволяет нивелирщику выполнять точные измерения и наблюдать объекты на большие дистанции. Окуляр является неотъемлемой составляющей нивелира и важным инструментом в геодезической и строительной сфере.

Видео:Принцип работы лазерного нивелираСкачать

Вертикальный круг

Вертикальный круг способен устанавливаться на ножку или опираться на некоторую основу, чтобы быть устойчивым. Он имеет механизм для горизонтальной вращательной оси, который обеспечивает его вертикальное положение, считаясь силой тяжести.

Внутри вертикального круга устанавливается перпендикулярный зритель, проходящий через компенсатор. Зритель — это оптическое устройство, состоящее из объектива и окуляра, которое позволяет измерять вертикальные углы. Компенсатор, в свою очередь, позволяет поддерживать горизонтальный уровень и компенсировать ошибки из-за наклона установки нивелира.

Вертикальный круг в нивелире играет решающую роль при выполнении измерений. Он позволяет определить вертикальные углы и создать точную горизонтальную линию, что необходимо в строительстве, геодезии, картографии и других отраслях, где требуется определение отдельных точек и нивелирование поверхности.

Оптический центр

Оптический центр состоит из следующих элементов:

Телескоп — основной оптический прибор, который используется для наблюдения и измерения уровней высот.
Водяной уровень — используется для выравнивания инструмента и определения горизонтальности.
Вертикатор — помогает задавать вертикальное направление наблюдений и обеспечивает точность измерений.
Барабан — вращающаяся часть нивелира, на которой размещена шкала и указатель для считывания показаний уровня.
Оправа нивелира — механизм, который позволяет нивелиру свободно перемещаться и поворачиваться вокруг вертикальной оси.

Оптический центр работает по принципу отсчета переходных высот с использованием зрительных горизонтов. Пользователь смотрит через телескоп нивелира и устанавливает его на ближайшую станцию контрольного пункта. Затем он наводит телескоп на другую станцию и делает отсчеты, определяющие разность высот между точками.

В результате работы оптического центра нивелира получается точная информация о высотных различиях на местности, что позволяет строить планы земельных участков, дорог и других инфраструктурных объектов.

Светофильтр

Светофильтры бывают разных типов, каждый из которых выполняет определенную функцию. Они могут быть нейтральными серыми, полу-нейтральными, цветными или специальными фильтрами.

Нейтральные серые светофильтры используются для управления экспозицией. Они позволяют снизить яркость излишнего света, чтобы получить правильную экспозицию изображения.

Полу-нейтральные светофильтры применяются для создания эффекта движения. Они сглаживают движение, делая его более плавным и мягким.

Цветные светофильтры используются для изменения цветового баланса и создания специфического настроения в снимке.

Специальные фильтры, такие как фильтры для съемки под водой или фильтры для снятия отражений, позволяют достичь определенных эффектов и улучшить качество снимков.

Светофильтры изготавливаются из оптического стекла или пластика и могут быть различных размеров, чтобы соответствовать объективам разных камер. Они крепятся на переднюю часть объектива с помощью резьбы или специального держателя.

Использование светофильтров требует определенных навыков и знаний, но позволяет фотографам и операторам создавать более качественные и интересные изображения, контролируя свет на уровне съемки.

Видео:Нивелир 3Н-5Л. Устройство, подготовка к работе. Определение превышений.Скачать

Уровень

Оптическая система уровня состоит из трубы с объективом и окуляром, которые позволяют видеть изображение метки или отраженного луча на вертикальной шкале. В некоторых моделях нивелиров уровень может быть заменен электронным датчиком, который измеряет наклон и выдает цифровое значение разницы высот.

Принцип работы уровня основан на принципе горизонтальности плоскости относительно силы тяжести. При правильной установке нивелира на точке базирования и правильной установке рефлектора на точке наблюдения, оптическая система уровня выравнивается горизонтально. Затем, путем поворота трубы и с помощью специальных винтов, уровень выравнивается так, чтобы отображаемый на шкале маркер совпадал с горизонтальной плоскостью.

Компенсаторный уровень

Структура компенсаторного уровня обычно включает в себя следующие элементы:

1.	Оптическая система
2.	Уровневая ось
3.	Компенсационный механизм
4.	Уровневые винты
5.	Воздушный уровень

Оптическая система компенсаторного уровня состоит из объектива, который собирает свет и изображает его на специальную сетку или фокусирующую шкалу. Благодаря этой системе нивелир позволяет наблюдать точки на дальности и измерять разницу в высотах между ними.

Уровневая ось является важной частью компенсаторного уровня. Она создает точное горизонтальное направление осями сетки или шкалы. Благодаря этой оси можно выполнять высокоточные измерения и определять разницу высот между различными точками.

Компенсационный механизм позволяет установить оптическую ось параллельно поверхности Земли. Он автоматически компенсирует наклоны и вращения нивелира, что обеспечивает точные измерения и исключает ошибки, связанные с неправильной установкой или неровностью подставки.

Уровневые винты используются для установки и крепления компенсаторного уровня на подставке или штативе. Регулировка уровневых винтов позволяет выполнить точное выравнивание и установить прибор в горизонтальное положение.

Воздушный уровень представляет собой инструмент для грубой установки компенсаторного уровня. Он позволяет произвести первичное выравнивание уровня и подготовить его для более точных измерений.

Компенсаторный уровень является незаменимым инструментом при проведении геодезических работ, строительных работ и других задач, связанных с определением высот и отметок на местности.

Водяной уровень

Структура водяного уровня довольно проста и состоит из следующих основных компонентов:

1. Вертикальная трубка	Вертикальная трубка представляет собой прозрачную и гладкую трубу, заполненную жидкостью, обычно водой. Трубка имеет метки, что позволяет определить разницу высот.
2. Стеклянный баллон	Стеклянный баллон является основным элементом, в котором содержится жидкость. Баллон обычно имеет форму цилиндра и защищен от внешних воздействий.
3. Измерительный инструмент	Измерительный инструмент, как правило, представляет собой шкалу или отметки на трубке, которые помогают определить разницу высот. Этот инструмент используется для измерения уровня жидкости внутри трубки.

Принцип работы водяного уровня основан на том, что свободная поверхность жидкости устанавливается горизонтально при равенстве давлений в различных частях трубки. Используя этот принцип, можно производить измерения на разных точках местности и определять разницу высот между ними.

Водяной уровень широко применяется в строительстве, геодезии и других сферах, где требуется точное измерение разницы высот или нивелирование поверхности. Благодаря своей простоте и надежности, водяной уровень остается незаменимым инструментом для специалистов работающих с высотными измерениями.

Видео:Устройство теодолита 4Т30ПСкачать

Рабочая основа

Рабочая основа нивелира может быть выполнена из различных материалов, таких как металл, дерево или пластик. В большинстве современных нивелиров рабочая основа изготавливается из прочного и легкого алюминиевого сплава. Это позволяет достичь высокой точности измерений при минимальном весе прибора.

Часто рабочая основа нивелира имеет специальное покрытие или плиту из материала, обладающего антикоррозионными свойствами. Это обеспечивает долговечность и надежность прибора, особенно при работе в условиях высокой влажности или агрессивной среды.

Рабочая основа нивелира также может быть оборудована различными элементами крепления и регулировки, которые позволяют установить прибор в нужном положении и подстроить его для получения наиболее точных измерений.

Принцип работы рабочей основы заключается в том, что на нее устанавливаются измерительные приборы, такие как оптический коллиматор или лазерный уровень. Эти приборы позволяют определить отклонение поверхности от горизонтали и выполнить необходимые измерения.

Преимущества рабочей основы нивелира:
1. Устойчивость и точность измерений.
2. Легкий вес и прочность.
3. Долговечность и надежность.
4. Возможность регулировки и крепления приборов.

В целом, рабочая основа является одной из наиболее важных составляющих структуры нивелира и обеспечивает проведение точных и надежных измерений.