Зрительная труба геодезических инструментов служит визирным устройством, с помощью которого производится точное наведение на предмет (веху, рейку). Поскольку рассматриваемые предметы обычно удалены на значительные расстояния, зрительные трубы устроены по астрономическому типу (рис. 75).

Рис. 75. Ход лучей в зрительной трубе

Труба состоит из объектива и окуляра, расположенных так, что задний фокус объектива почти совпадает с передним фокусом окуляра. Объектив дает действительное, обратное и уменьшенное изображение объекта AB в виде А'В'. Изображение А'В' рассматривается в окуляр, что дает увеличенное, обратное изображение А''В''. Ввиду того что расстояния до реек AB при съемках меняются и изображение А 'В' перемещается в трубе, необходимо фокусировать трубу по предмету, что достигается перемещением внутренней линзы (рис. 76). Трубы современных геодезических инструментов дают увеличение от 15-х до 50-х (даже 65—80-х в высокоточных приборах).

Зрительная труба снабжена сеткой нитей, предназначенной для точного визирования. Это два тонких взаимно перпендикулярных штриха, награвированных на прозрачной пластинке (на рис. 76 обозначены 1—1 и 2—2), закрепленной вблизи переднего фокуса окуляра. Воображаемая линия, проходящая через центр сетки нитей и оптический центр объектива, называется визирной осью, а ее продолжение к предмету — визирным лучом. При визировании рейку фокусируют перемещением внутренней линзы, изображение сетки — перемещением окуляра, затем центр сетки нитей совмещают с видимой в трубу заданной точкой.

Рис. 76. Схематический разрез зрительной трубы с внутренним фокусированием (А): 1 — объектив; 2 — окулятор; 3 — сетка нитей; 4 — дополнительная линза. Основные визирные нити сетки (Б): 1—1; 2—2

Геодезические инструменты оснащены дальномерными устройствами, сконструированными различно в высокоточных приборах и инструментах технического назначения. В последних применяется нитяной дальномер, являющийся дальномером с постоянным углом. В этих приборах на прозрачной пластине в трубе, кроме двух основных нитей, предназначенных для точного визирования, нанесены дополнительно две горизонтальные нити (a и b на рис. 77). В наблюдаемой точке устанавливают дальномерную рейку в виде деревянного бруса длиной 3—4 м с равностоящими делениями. Типы дальномерных реек показаны на рисунке 77. Измеряемое расстояние пропорционально числу делений реки, видимых между дальномерными нитями.

Рис. 77. Некоторые виды реек для измерения расстояний с помощью дальномеров геометрического типа. Поле зрения трубы при визировании на рейку

Обратимся к рисунку 78. Пусть О — оптический центр объектива, точка F — передний фокус объектива, f — его фокусное расстояние, отрезок ab — расстояние между дальномерными нитями на сетке, δ — отрезок трубы от оси ее вращения ZZ до объектива.

Положим, что измерение линии ведется на равнинной местности и визирный луч почти перпендикулярен к рейке R, установленной в определяемой точке. При визировании на рейку параллельные лучи, проходящие через нити a и b, пересекутся в переднем фокусе и спроектируются на рейке в точках A и B; часть рейки, видимую между этими нитями, обозначим буквой l. Расстояние от инструмента до рейки S = S1 + f + δ. Для каждого прибора сумма f + δ = c = = const — величина постоянная, называемая постоянной дальномера.

Рис. 78. Ход лучей в нитяном дальномере (А). Вид сетки нитей (Б)

Из подобия треугольников a'b'F и ABF вытекает, что Sl/f = l/ab; откуда Sl = fl/ab. Отношение f:ab = K является постоянной величиной, называемой коэффициентом дальномера. Поэтому формула в целом примет вид S = Кl + c. Эта формула применяется при измерении расстояний дальномером в равнинных районах с небольшими углами наклона.

При съемках в масштабе 1:10 000 и мельче величиной с можно пренебречь, поскольку она весьма мала (40—60 см) и в масштабе плана будет меньше графической точности, и тогда расстояние S = Kl. В приборах обычно К= 100, вследствие чего один сантиметр на рейке соответствует одному метру на местности. Так, например, если при измерении расстояния на рейке между дальномерными нитями 17 см, то это соответствует 17 м на местности (рис., 77).

Нитяные дальномеры служат для измерений расстояний до 300 м. Точность измерений составляет 1/3001/400 от длины линии, т.е. ниже, чем при измерениях лентой. Поэтому при создании опорной съемочной сети длины сторон хода измеряют мерной лентой, а дальномер используют для съемки подробностей, а также при проведении тахеометрической съемки (см. §27).

Вертикальный круг теодолита применяется для измерения углов наклона при тригонометрическом нивелировании (§25).

Буссоль теодолита служит для определения магнитных азимутов направлений.

Исправный теодолит должен отвечать ряду требований, а именно: 1) ось уровня на алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна главной оси инструмента; 2) ось вращения трубы должна быть перпендикулярна к визирной оси трубы; 3) ось вращения трубы и главная ось должны быть взаимно перпендикулярны. Поскольку эти условия могут нарушаться в результате перевозок инструмента и его длительного использования, необходимо перед началом полевой работы производить поверки теодолита.

Рис. 79. Оптический шкаловый теодолит

В оптических теодолитах (рис. 79) изображение шкал с горизонтального и вертикального стеклянных кругов передаются в отсчетный микроскоп, расположенный вблизи окуляра (рис. 80). Благодаря этому повышается точность измерений и убыстряется работа, так как наблюдатель сразу после наведения берет отсчет по обоим кругам, не отрывая глаза от трубы. В теодолите Т-30 средняя квадратическая погрешность измерений угла равна 30''. Теодолит Т-30МП (модификация теодолита Т-30) снабжен компенсатором при вертикальном круге и зрительной трубой прямого изображения.

Рис. 80. Поле зрения отсчетного штрихового микроскопа оптического теодолита: отсчетный штрих, В — лимб вертикального круга, Г — лимб горизонтального круга. Цена деления лимбов 10'. Отсчеты по лимбам: вертикального круга 358°06', горизонтального круга 23°38'

Для измерения горизонтального угла инструмент на штативе устанавливают в вершине измеряемого угла, приводят горизонтальный круг в горизонтальное положение по уровням, центрируют над точкой с большой точностью (по отвесу или наблюдая точку через вертикально установленную зрительную трубу, объективом вниз, у приборов с полой осью алидады). При закрепленном круге поворотом алидады наводят трубу (вертикальную нить сетки) на правое направление и берут отсчеты по обоим верньерам, получают средний отсчет а1 (рис. 81); затем, не открепляя круга, визируют левое направление и получают отсчет b1. Так как деления на лимбе идут по ходу часовой стрелки, отсчет а1 будет больше отсчета b1 и измеряемый угол имеет величину β1 = a1 — b1. Эти действия составляют первый полуприем. Если визирование проводилось при положении вертикального круга справа от наблюдателя, оно называется визированием при «круге право» (КП), если круг был слева — визирование при «круге лево» (КЛ). Одного полуприема недостаточно, для контроля проводится второй полуприем— при другом положении вертикального круга.

Рис. 81. Схема измерения угла по горизонтальному кругу теодолита (вид сверху). Отсчеты по лимбу: a — при визировании на правую точку A, b — при визировании на левую точку B. ∠ACB = = β = a — b

Зрительную трубу переводят через зенит (объективом вниз), горизонтальный круг поворачивают приблизительно на 90° и при этом положении вновь проводят те же операции, что и при первом полуприеме, получают второе значение угла (β2 = a2 — b2.Из двух значений при их допустимом расхождении не более 1' вычисляют среднюю величину угла

β = (β1 + β2)/2

Так осуществляется полный прием, в результате применения которого исключается влияние остаточных погрешностей из-за неперпендикулярности визирной и горизонтальной осей трубы и неперпендикулярности горизонтальной оси трубы и вертикальной оси инструмента. Точность измерения угла тридцатисекундным теодолитом составляет около 0,5'.

Предыдущая | Оглавление | Следующая


Религия

Биология

Геология

Археология

История

Мифология

Психология

Астрономия

Разное