МИ БГЕИ 07-90. Методика института. Нивелиры. Методика поверки

(утв. Приказом ГУГК СССР от 29.05.1990 № 49)

Утверждена Приказом по ЦНИИГАиК — головной организации метрологической службы ГУГК СССР от 29 мая 1990 г. № 49

МЕТОДИКА ИНСТИТУТА

НИВЕЛИРЫ. МЕТОДИКА ПОВЕРКИ

МИ БГЕИ 07-90

Группа П49

Взамен ОСТ 68-8.10-84

Срок введения установлен с 1 ноября 1990 года

Разработана: Центральным ордена «Знак Почета» научно-исследовательским институтом геодезии, аэросъемки и картографии им. Ф.Н. Красовского;

Отделом стандартизации, метрологического обеспечения и госиспытаний.

Зав. отделом А.И. Спиридонов.

Рук. темы и исполнитель В.И. Вайцекян.

Внесена на утверждение ОСМОГИ.

Зав. отделом А.И. Спиридонов.

Утверждена директором ЦНИИГАиК.

Директор института Н.Л. Макаренко.

Утверждена Приказом по ЦНИИГАиК — головной организации метрологической службы ГУГК СССР № 49 от 29.05.1990.

Срок введения установлен с 1 ноября 1990 года.

Настоящая методика института распространяется на нивелиры, выпускаемые по ГОСТ 10528, а также на равноценные им по точности, и устанавливает методы и средства первичной и периодической поверок.

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ И МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НИВЕЛИРОВ

Технические и метрологические характеристики нивелиров, подлежащие проверке, приведены в таблице 1.

Таблица 1

<*> Норма будет действовать с 01.01.1991.

<**> Для нивелиров с расширенным диапазоном работы компенсатора (ввод в действие с 01.01.1991).

2. ОПИСАНИЕ ПОВЕРКИ

При проведении поверки должны выполняться операции, указанные в таблице 2.

Таблица 2

3. СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

При проведении поверки должны применяться образцовые средства измерений (ОСИ) и вспомогательные средства поверки, приведенные в таблице 3.

Таблица 3

4. УСЛОВИЯ ПОВЕРКИ И ПОДГОТОВКА К НЕЙ

4.1. При проведении поверки в лабораторном помещении температура воздуха должна быть 20 +/- 2 °C; относительная влажность 60 +/- 20%. Изменение температуры в помещении во время проведения поверки не должно превышать +/- 2 °C.

4.2. Проверяемый нивелир должен быть внесен в лабораторное помещение за час до начала поверки и установлен на жесткое устойчивое основание, чтобы исключить возмущающие механические воздействия и колебания.

4.3. При проведении поверки в полевых условиях температура воздуха должны быть от -10 °C до +30 °C. Скорость изменения температуры должна быть не более 3 °C в час, относительная влажность не более 90%, атмосферное давление от 630 до 800 мм рт. ст.

Условия видимости должны быть благоприятными: колебания изображений и дымка — минимальными, освещенность визирных целей должна быть достаточной и равномерной для уверенного наблюдения; скорость ветра не должна превышать 4 м/с; на приборы не должны попадать прямые солнечные лучи, измерения должны проводиться при полном отсутствии осадков.

4.4. При проведении поверок в полевых условиях готовность приборов к работе — через 1 ч после извлечения их из футляров.

4.5. Перед началом поверки нивелир и средства поверки должны быть приведены в рабочее состояние в соответствии с технической документацией.

4.6. При проведении поверки должны соблюдаться все правила работы с нивелиром и средствами поверки, а также техника безопасности в соответствии с технической документацией.

5. ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

5.1. Внешний осмотр и проверка комплектности

Проверка внешнего состояния и комплектности нивелира выполняется осмотром. При проведении осмотра должно быть установлено соответствие нивелира следующим требованиям:

1. Маркировки прибора и футляра должны соответствовать требованиям ГОСТ 23543 и ГОСТ 10528, а также техническим условиям на конкретный тип нивелира.

2. Прибор и футляр не должны иметь механических повреждений.

3. Комплектность нивелира должна соответствовать комплекту поставки, приведенному в паспорте, и отвечать установленным требованиям.

4. Оптические системы нивелиров должны обеспечивать четкие и контрастные изображения наблюдаемых объектов — визирных целей, отсчетных шкал, шкалы ампулы уровня. Поверхности оптических деталей должны быть чистыми, без пятен, царапин, следов расклейки и сколов.

5.2. Опробование

5.2.1. Проверка работоспособности и взаимодействия подвижных узлов нивелира выполняется опробованием. При опробовании необходимо проверить:

1. Работоспособность замков, прижимов и винтов, фиксирующих прибор в футляре.

2. Отсутствие качаний в подъемных, наводящих и закрепительных винтах.

3. Фиксирование зеркала подсветки уровня в заданном положении. Исправность крепления всех подвижных частей нивелира и опорных винтов.

5.2.2. Проверка устойчивости штатива. Подтяните все винты и гайки на штативе. Установите нивелир на штатив и приведите его в рабочее положение (см. Прилож. 2); наведите трубу на рейку, установленную на расстоянии 50 м, отсчитайте по рейке. К головке штатива приложите в горизонтальной плоскости крутящий момент (около 1 Нм) трижды: сначала по часовой, затем против часовой стрелки и вновь отсчитайте по рейке. Отсчеты не должны различаться более чем на 0,5 мм для нивелира типа Н-05 и на 1 и 2 мм — для нивелиров типа Н-3 и Н-10 соответственно.

При выполнении поверки в лабораторных условиях, когда рейка (или другая шкала) устанавливается на расстояние менее 50 м, допуск пригодности должен быть уменьшен пропорционально расстоянию.

5.2.3. Проверка работоспособности компенсатора. Приведите нивелир с компенсатором в рабочее положение, в направлении одного из подъемных винтов установите рейку (в полевых условиях на расстоянии около 50 м), отсчитайте по рейке. Вращая подъемный винт, направленный в сторону рейки, наклоните зрительную трубу нивелира, например вниз на угол, приблизительно равный диапазону работы компенсатора (см. табл. 1, п. 9), вновь возьмите отсчет по рейке. Затем наклоните зрительную трубу нивелира вверх на тот же угол и вновь отсчитайте по рейке.

Отсчеты не должны различаться более чем на 0,5 мм для нивелира типа Н-05 и на 1 и 2 мм — для нивелиров типа Н-3 и Н-10 соответственно.

5.3. Проверка правильности юстировки цилиндрического и установочного уровней

5.3.1. Проверка правильности установки цилиндрического уровня производится следующим образом. Расположите ось цилиндрического уровня параллельно двум подъемным винтам нивелира, приведите пузырек уровня на середину и поверните верхнюю часть прибора на 180°. Если пузырек уровня отклонился от среднего положения, то его перемещают к середине на половину отклонения исправительными винтами уровня, вторую половину — подъемными винтами нивелира. Затем поверните нивелир на 90° и третьим подъемным винтом приведите пузырек уровня на середину.

Проверка выполняется несколько раз до соблюдения условия, когда отклонение пузырька уровня от середины при повороте нивелира на 180° должно быть менее одного деления уровня. После выполнения этого условия пузырек установочного (круглого) уровня должен находиться в центре круговой шкалы. Если условие не соблюдено, выполните юстировку исправительными винтами уровня.

5.3.2. Проверку расположения уровня и визирной оси трубы в параллельных плоскостях производят следующим образом.

В направлении одного из подъемных винтов на расстоянии около 50 м установите нивелирную рейку. Тщательно приведите ось нивелира в отвесное положение. Элевационным винтом совместите изображения концов пузырька уровня и отсчитайте по рейке. Наклоните нивелир боковыми подъемными винтами на 2 — 3 оборота в одну, затем в другую сторону, и следите за изменением отсчета по рейке.

Если при наклонах в разные стороны нивелира концы пузырька уровня не расходятся или смещаются в одну сторону, условие выполнено. Если концы пузырька уровня расходятся в разные стороны более чем на одно деление, то боковыми юстировочными винтами исправьте положение уровня.

5.3.3. Проверку правильности юстировки установочного уровня нивелиров с компенсатором выполните аналогично п. 5.3.1 для цилиндрического уровня.

5.4. Проверка правильности установки сетки нитей

Проверку производят с целью убедиться в том, что вертикальная нить сетки при среднем положении пузырька уровня совпадает с отвесной линией, а ось биссектора (горизонтальная нить сетки) перпендикулярна к вертикальной оси вращения нивелира.

1. Для нивелиров типа Н-3 и Н-10 проверку выполните следующим образом. На удалении 10 — 15 м от нивелира повесьте нитяной отвес. Приведите нивелир в рабочее положение и наведите верхнюю часть вертикальной нити сетки на нить отвеса. Если нижний конец вертикальной нити сетки отклоняется от нити отвеса сетки более чем на 0,5 мм (определяется при помощи линейки), то установку сетки нитей исправляют. Затем проверку выполняют вновь.

2. Перпендикулярность горизонтальной нити сетки к вертикальной оси нивелира типа Н-05 проверяют следующим образом. Приведите нивелир в рабочее положение (рис. 1), малым участком горизонтальной нити сетки (точка «а») наведите на четко видимую цель, находящуюся на расстоянии 5 — 10 м от нивелира (например, штрих линейки с миллиметровыми делениями), точно совместите изображения концов пузырька контактного уровня и отсчитывайте по шкале оптического микрометра с точностью до 0,1 деления (отсчет по шкале микрометра должен быть на участке шкалы, близким к отсчету 50). Наводите на ту же цель тт. «б», «в», «г» (согласно рис. 1) горизонтальной нити и биссектора и отсчитайте по шкале оптического микрометра.

Рис. 1

Разность между полусуммами отсчетов \Delta не должна быть более двух делений шкалы микрометра, т.е.

\Delta = \frac{\text{а} + \text{б}}{2} - \frac{\text{в} + \text{г}}{2} \leq 0,1\text{мм}.

5.5. Определение коэффициента дальномера и асимметрии дальномерных нитей сетки

5.5.1. Полевой метод. Измерения выполните на базисе длиной около 50 м, на одном конце которого установите нивелир, на другом — рейку. Приведите нивелир в рабочее положение и, совместив концы пузырька уровня, отсчитайте по средней и крайним штрихам сетки нитей зрительной трубы. Измерения выполните 10 раз, меняя каждый раз горизонт прибора.

Коэффициент дальномера K вычисляют по формуле:

K = \frac{S - C}{l_{\text{ср}}} ,

где S — длина базиса, мм;

C — постоянное слагаемое дальномера, мм (берется из паспорта);

lср — среднее значение разностей отсчетов по верхнему и нижнему штрихам сетки, мм.

Значение асимметрии нитей a (%) определяют по формулам:

a_{\text{ср}} = \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} [(C_{i} - B_{i}) - (H_{i} - C_{i})], a = \frac{200a_{\text{ср}}}{l_{\text{ср}}} ,

где n — число измерений;

Вi, Сi, Нi — отсчеты по верхнему, среднему и нижнему штрихам сетки нитей.

Значение коэффициента дальномера и асимметрии штрихов должны удовлетворять требованиям таблицы 1, п. 6 и 7.

5.5.2. Лабораторный метод. Установите проверяемый нивелир и образцовый теодолит на каменное основание (бетонный столб) так, чтобы их визирные оси были совмещены, при этом их зрительные трубы должны быть сфокусированы на бесконечность.

С помощью образцового теодолита выполните измерение вертикального угла между верхней и нижней нитями сетки нивелира не менее чем за три приема. Погрешность измерения угла должна быть не более 2». Коэффициент дальномера K вычислите по формуле:

K = ctg\varphi_{\text{ср}},

где \varphi_{\text{ср}} — среднее значение измеренного угла.

Значение коэффициента дальномера должно удовлетворять требованиям таблицы 1, п. 6.

Пример обработки результатов приведен в Приложении 3.

5.6. Проверка смещения визирной оси зрительной трубы при ее перефокусировке

Проверку производят на высотном полигоне, в лабораторном помещении при помощи имитатора разноудаленных визирных целей.

5.6.1. Высотный полигон разбивается на окружности радиусом 50 м (рис. 2), закрепляются кольями точки 1, 2, 3, ..., 7, находящиеся на расстоянии 10, 20, 30, ..., 70 м от точки A.

Рис. 2

Нивелир устанавливают в точке C и, не меняя фокусировку трубы, производят отсчеты по рейке, устанавливаемой последовательно на точках A, 1 — 7 сначала в прямом, а затем в обратном порядке. Эти действия составляют один прием. Таких приемов выполняют подряд три, изменяя от приема к приему высоту инструмента.

Нивелир устанавливают в точке A и, изменяя фокусировку трубы, производят отсчеты по 2-м сторонам рейки, устанавливаемой на точках 1 — 7, последовательно; сначала в прямом, а затем в обратном порядке. Перечисленные действия составляют один прием. Таких приемов делают три, изменяя от приема к приему высоту инструмента.

Обработку наблюдений выполняют в следующем порядке:

1. по наблюдениям из точки C вычисляют средние значения из шести отсчетов по рейке в точках A, 1 — 7; по средним отсчетам вычисляют превышения u1, ... 7 точек 1 — 7 над точкой A;

2. по наблюдениям из точки A вычисляют средние значения mi,..., из шести отсчетов по рейке в точках 1 — 7;

3. вычисляют значения горизонта инструмента в точке A

hi = mi + ui,

среднее значение горизонта

h_{\text{ср}} = \frac{1}{7} \sum_{i = 1}^{7} h_{i}

и уклонения отдельных значений горизонта от среднего

\Delta i = h_{i} - h_{\text{ср}};

4. составляют уравнения погрешностей вида:

- KS_{i} - q + \Delta_{i} = v_{i}

и нормальные уравнения вида:

K \sum S_{i}^{2} + q \sum S_{i} - \sum (S_{i}\Delta) = 0;

K \sum S_{i} + 7q - \sum \Delta_{i} = 0,

из которых вычисляют неизвестные K и q, а затем vi.

В уравнениях приняты обозначения:

K — коэффициент, связывающий угол между визирной осью и осью движения фокусирующей линзы;

Si — расстояния от точки A до точек 1, 2, 3, ..., 7;

q — разность горизонтов нивелира при двух его постановках;

vi — величины, характеризующие неправильность хода фокусирующей линзы.

5.6.2. В лабораторных помещениях допускается применение специальных имитаторов визирных целей, удаленных на различные расстояния, при условии обеспечения погрешности конечных результатов наблюдений не более 1».

Непостоянство визирной оси зрительной трубы нивелира контролируют по величине смещения изображения сетки (марки) коллиматора или имитатора при фокусировании трубы в заданном диапазоне. Измерения выполняют не менее двух раз.

Величина смещения vi визирной оси зрительной трубы при ее фокусировке не должна превосходить указанной в таблице 1, п. 13.

Пример выполнения измерений и вычислений приведен в Приложении 4.

5.7. Определение угла непараллельности между осью цилиндрического уровня и визирной осью зрительной трубы (угол i)

Определение угла i выполняют в лабораторных и полевых условиях.

5.7.1. В лабораторных условиях определение угла i производят коллиматорным методом. В качестве коллиматора можно использовать образцовый нивелир или высокоточный теодолит с фокусным расстоянием объектива fоб >= 500 мм. Зрительную трубу образцового теодолита, отфокусированную на бесконечность, устанавливают на зенитное расстояние 90°00'00» (или приводят образцовый нивелир в рабочее положение). Поверяемый нивелир устанавливают соосно со зрительной трубой образцового теодолита, затем нивелир приводят в рабочее положение. Измеряют вертикальный угол средней нити сетки нитей нивелира. Уклонение этого угла от 90° является углом i. При использовании образцового нивелира горизонтальную нить сетки его нитей наводят на аналогичную нить поверяемого нивелира, при этом концы пузырька контактного уровня образцового нивелира разойдутся. Величина смещения не должна быть более 2-х делений.

5.7.2. В полевых условиях угол i определяют нивелированием точек 1 и 2 (рис. 3), закрепленных на расстоянии 40 — 60 м. Нивелир устанавливают посередине и берут отсчеты по рейкам l1 и l2. Переносят нивелир в точку 3, удаленную от точки 2 на 10 — 12 м внутри створа между рейками, и берут отсчеты l_{1}\prime и l_{2}\prime по рейкам. Выполняют не менее 3-х приемов измерений.

Рис. 3

Значение угла i вычисляют по формуле:

i = \frac{[(l_{1}\prime - l_{2}\prime) - (l_{1} - l_{2})]\rho\prime\prime}{S_{1,3} - S_{2,3}} = \frac{h\prime - h}{S_{1} - S_{2}} \rho\prime\prime,

где S1, 3 — расстояние между точками 1 и 3;

S2, 3 — расстояние между точками 3 и 2.

Для облегчения вычислений расстояние S1 и S2 можно подбирать так, чтобы отношение \frac{\rho\prime\prime}{S_{1} - S_{2}} было равно целому числу. Тогда формула вычислений имеет вид:

i = (h' — h)K,

где K = \frac{\rho\prime\prime}{S_{1} - S_{2}} .

Точку 3 можно располагать на продолжении их створа, в этом случае формула для вычисления угла i примет вид:

i = \frac{h\prime - h}{S_{1 - 2}} \rho\prime\prime.

С целью уменьшения искажения результатов измерений за ход фокусирующей линзы расстояние до т. 2 выбирают более 10 м.

5.7.3. В полевых условиях возможно применение других методов, которые изложены в инструкции по эксплуатации или инструкции по нивелированию I — IV классов.

Значение угла i не должно превосходить величину, указанную в таблице 1, п. 11. Пример определения угла i приведен в Приложении 5.

5.8. Определение цены деления контактного уровня

Цену деления цилиндрического уровня определяют на экзаменаторе (рис. 4 и 5). Шкалу измерительного винта экзаменатора устанавливают на начальный отсчет. Элевационным винтом нивелира перемещают пузырек уровня в крайнее положение, допускающее отсчеты по обоим концам пузырька уровня. Затем изменяют положение винта экзаменатора через 10 — 15 делений, пока сохраняется возможность взятия отсчетов по обоим концам пузырька уровня (при этом число установок должно быть 6 — 8).

Рис. 4. Положение нивелира на экзаменаторе

Рис. 5. Изображение концов пузырька уровня нивелира Н-05

В прямом ходе установку винта экзаменатора производят ввинчиванием, в обратном — вывинчиванием.

Отсчеты по концам пузырька уровня после установки винта экзаменатора выполняют через 1,5 — 2 мин. Выполняют два приема измерений. Во втором приеме измерений нивелир поворачивают на 180°, а начальный отсчет по лимбу винта экзаменатора изменяют на 60 — 100 делений.

При обработке результатов измерений вычисляют:

1. Разность li и сумму отсчетов (П + Л) по концам пузырька уровня.

2. Величину перемещения пузырька уровня в прямом и обратном ходе rпр,обр и среднее значение rm:

rпр,обр = li — li+1,

r_{m} = \frac{1}{2} (r_{\text{пр}} + r_{\text{обр}}).

3. Среднее значение перемещения пузырька уровня rср из двух приемов измерений:

r_{\text{ср}} = \frac{1}{n} \sum_{j = 1}^{k} r_{m}^{j},

где k — общее число перемещений в двух приемах измерений.

4. Величину vj, характеризующую правильность кривизны ампулы уровня:

v_{j} = r_{m}^{j} - r_{\text{ср}}.

5. Цену деления уровня для каждого интервала \tau_{j} и среднее значение из всей программы (\tau_{\text{ср}}) :

\tau_{j} = \frac{2\mu n}{r_{m}} ,

где \mu — цена деления шкалы лимба экзаменатора;

n — число делений, на которое переставлялся винт экзаменатора.

\tau_{\text{ср}} = \frac{1}{k} \sum_{j = 1}^{k} \tau_{j},

m_{\tau} = \sqrt{\frac{\sum_{j = 1}^{k} (\tau_{j} - \tau_{\text{ср}})^{2}}{k(k - 1)}} .

Цена деления цилиндрического уровня нивелира всех типов, определенная на различных участках шкалы \tau_{j} , не должна отличаться от среднего значения \tau_{\text{ср}} более чем на 20%. Среднее значение цены деления уровня должно удовлетворять требованиям таблица 1, п. 3.

Пример определения цены деления уровня приведен в Приложении 6.

5.9. Определение средней квадратической погрешности совмещения изображений концов пузырька цилиндрического контактного уровня

5.9.1. Установите нивелир на экзаменатор с ценой деления 0,5» или 0,2» таким образом, чтобы визирная ось трубы нивелира была параллельна оси экзаменатора. Элевационным или подъемными винтами нивелира приведите пузырек уровня приблизительно на середину и ввинчиванием измерительного винта экзаменатора точно совместите концы пузырька уровня. При этом отсчет по шкале лимба измерительного винта может быть произвольным. Убедитесь, что в течение 5 — 10 с концы не разошлись, сделайте отсчет по шкале лимба измерительного винта. Затем вывинчиванием измерительного винта сместите изображения концов пузырька уровня на 5 — 10 делений и снова ввинчиванием сместите их. Отсчитайте по шкале лимба измерительного винта экзаменатора.

Сделайте подряд 10 точных совмещений концов пузырька уровня, каждый раз отсчитывая по шкале лимба измерительного винта экзаменатора.

Затем выполните обратный ход, в котором вывинчиванием измерительного винта также сделайте подряд 10 точных совмещений концов пузырька уровня и 10 отсчетов по шкале лимба измерительного винта экзаменатора.

Прямой и обратный ходы вместе составляют один прием. Таких приемов сделайте не менее 3-х.

Среднюю квадратическую ошибку совмещения m_{\text{с}}'_{\text{ов}}^{,"} и mсов j вычисляют отдельно для каждого приема по формулам:

m_{\text{сов }j} = \sqrt{\frac{(m_{\text{с}}\prime_{\text{ов}})^{2} + (m_{\text{с}}\prime\prime_{\text{ов}})^{2}}{2}} , m_{\text{с}}'_{\text{ов}}^{,"} = \pm \sqrt{\frac{\sum_{i = 1}^{n} v_{i}^{2}}{n - 1} ,}

где vi — уклонения отдельных отсчетов по шкале измерительного винта от среднего арифметического из них в полуприеме;

n — число отсчетов в полуприеме.

Окончательное значение погрешности вычислите по формуле:

m_{\text{сов}} = \sqrt{\frac{\sum_{j = 1}^{k} m_{\text{сов }j}}{k}} ,

где k — общее число выполненных приемов.

Окончательное значение средней квадратической погрешности совмещения изображений концов пузырька цилиндрического контактного уровня должно удовлетворять требованиям п. 4 таблицы 1. Пример определения погрешности приведен в Приложении 7.

5.9.2. В полевых условиях для обеспечения работ при температуре окружающего воздуха, отличного от температуры проведения проверок по п. 5.8 и 5.9.1 более чем на 10 °C, определение погрешности совмещения концов пузырька контактного уровня выполняют по рейке.

Погрешность mсов определяется при помощи рейки косвенным методом на основании определений средних квадратических ошибок взгляда mвзг и наведения биссектора нитей mнав. Ошибку совмещения mсов вычисляют по формулам:

m_{\text{с}}\prime\prime_{\text{ов}} = \frac{m_{\text{сов}}^{\text{дел}} \cdot R \cdot \rho\prime\prime}{S(\text{мм})} . m_{\text{сов}}^{\text{дел}} = \sqrt{m_{\text{взг}}^{2} - m_{\text{нав}}^{2}} ,

Ошибки mвзг и mнав определяют на расстоянии S до рейки 50 м и разной температуре воздуха. При каждой температуре выполняют по три приема, каждый из которых включает 10 отдельных определений. Между приемами изменяют высоту инструмента.

Прием выполняют в следующей последовательности:

1. Устанавливают нивелир на штатив и приводят его в рабочее положение. На расстоянии 50 м от нивелира устанавливают в рейкодержателе рейку.

2. Точно совместив изображения концов пузырька уровня, производят 10 отсчетов по барабану при наведениях биссектора на ближний штрих рейки. Отсчеты служат для вычисления mнав.

3. Затем делают 10 отсчетов, но перед каждым наведением биссектора на штрих рейки элевационный винт и отсчетный барабан отводят на 1/4 оборота. Выполняют совмещение концов пузырька уровня и после наведения на штрих рейки отсчитывают по барабану микрометра.

Отсчеты служат для вычисления mвзг.

Погрешности mнав и mвзг вычисляют по формуле:

m = \sqrt{\frac{\sum v_{i}^{2}}{n - 1}} ,

где vi = Ci — Cср, C_{\text{ср}} = \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} C_{i} ;

Ci — отсчет по барабану оптического микрометра.

5.10. Определение цены деления оптического микрометра

Для наблюдений линейку (или шкалу) закрепляют вертикально на удалении 5 — 10 м от нивелира.

Измерения в приеме заключаются в последовательном наведении биссектора на 5 — 10 штрихов шкалы и отсчитывании по шкале микрометра с точностью до 0,1 деления. Во время измерений следят за тем, чтобы при наведении биссектора на штрихи шкалы концы пузырька контактного уровня были точно совмещены. Измерения внутри приема состоят из прямого (от 0 до 100 делений) и обратного (от 100 до 0) ходов. В прямом ходе барабан вращают на ввинчивание, в обратном — на вывинчивание.

Измерения выполняют 6-ю приемами, между приемами изменяют или высоту нивелира, или положение шкалы, поэтому каждый последующий прием должен начинаться с наведения на новый штрих.

Цену деления R для каждого участка шкалы получают по формуле:

R_{i} = \frac{b_{oi}}{b_{i}} ,

где boi — длина интервала шкалы линейки, известная из компарирования;

bi — то же, из измерений оптическим микрометром.

Окончательное значение цены деления вычисляют по формуле:

R = \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} R_{i},

где n — число интервалов шкалы, по которым проводились изменения.

Значения цены деления шкалы оптического микрометра должно удовлетворять требованиям таблицы 1, п. 5.

Пример определения цены деления шкалы оптического микрометра приведен в Приложении 8.

5.11. Проверка компенсатора

Проверка компенсатора включает: определение диапазона действия компенсатора, погрешность компенсации углов наклона, среднюю квадратическую погрешность самоустановки визирной оси в горизонтальное положение. Указанные составляющие определяются совместно и раздельно в лабораторных и полевых условиях.

5.11.1. Для проверки в лабораторных условиях нивелир с приспособлением для подсветки сетки нитей устанавливают на столике экзаменатора (рис. 6). Экзаменатор приводят в рабочее положение, измерительный винт устанавливают в среднее положение. Нивелир приводят в рабочее положение.

Рис. 6

При выполнении поверки зрительную трубу нивелира устанавливают сначала параллельно оси экзаменатора, затем перпендикулярно, при этом автоколлиматор или зрительную трубу образцового теодолита каждый раз устанавливают соосно со зрительной трубой нивелира (рис. 7, А и Б).

Рис. 7

1 — экзаменатор; 2 — нивелир; 3 — автоколлиматор (теодолит)

Измерения включают: последовательное изменение угла наклона зрительной трубы нивелира с помощью экзаменатора и последовательное фиксирование угломерным прибором положения средней нити сетки нивелира при отсутствии наклона и после наклона зрительной оси нивелира на углы \nu , равные 2', 4', ..., n' до тех пор, пока работает компенсатор, сначала в продольном, затем в поперечном направлениях.

Для каждого наклонного положения нивелира получают три отсчета по угломерному прибору. Один прием измерений включает наклоны нивелира вращением винта экзаменатора на ввинчивание (прямой ход) и на вывинчивание (обратный ход). Для нивелиров, предназначенных для нивелирования I и II классов, выполняют два приема измерений, для остальных типов нивелиров выполняют один прием.

При обработке результатов измерений вычисляют:

1. Среднее значение b'_{j}^{,"} из трех отсчетов по угломерному прибору:

b'_{j}^{,"} = \frac{1}{3} \sum_{i = 1}^{3} b_{i}'^{,"},

где индекс i — относится к единичному отсчету,

j — относится к номеру установки винта экзаменатора.

2. Разность средних отсчетов dbj и среднее значение bj, полученных для одного и того же угла наклона оси в прямом (') и обратных ходах («):»

db_{j} = b\prime_{j} - b\prime_{j}\prime,

b_{j} = \frac{1}{2} (b\prime_{j} + b\prime_{j}).

3. Уклонения \delta b_{j} средних отсчетов bj от отсчета b_{j}^{o} , соответствующего нулевому наклону оси нивелира:

\delta b_{j} = b_{j} - b_{j}^{o}.

4. Диапазон работы компенсатора Д:

\text{Д } = \frac{1}{2} (v_{+} - v_{-}),

где v+ и v- — максимальные наклоны оси нивелира при положительных и отрицательных наклонах, для которых удовлетворяются условия для случайной и систематической составляющих погрешности \sigma_{\text{н}} (таблица 1, п. 8), т.е.:

dbj <= dbслуч,

|\delta b_{j}| \leq \sigma_{\text{н}} \cdot \nu||.

5. Среднюю квадратическую погрешность mу установки визирной линии нивелира:

m_{\text{у}} = \sqrt{\frac{\sum_{j = 1}^{n} db_{j}^{2}}{2n}} ,

где n — общее количество установок.

6. Систематическую составляющую погрешности \sigma :

\sigma = \frac{b_{j}^{+} - b_{j}^{-}}{\nu} ,

где b_{j}^{+} и b_{j}^{-} — средние отсчеты при максимальных наклонах нивелира в диапазоне работы компенсатора;

\nu — наклон оси нивелира, выраженный в минутах дуги, для принятой к вычислению разности отсчетов.

Пример определения погрешностей и диапазона работы компенсатора приведен в Приложении 9.

5.11.2. В полевых условиях погрешности работы компенсатора проверяют следующим образом.

Нивелир устанавливают в середине створа между двумя рейками, установленными по уровню (желательно укрепленными с помощью рейкодержателей). Определяют превышения между рейками, при этом наблюдения выполняются сериями, общее число которых должно быть не менее 5. Перед взятием отсчетов по рейкам нивелир наклоняют подъемными винтами по схеме, приведенной на рис. 8. Перед каждой серией изменяют высоту прибора.

Рис. 8

Для высокоточных нивелиров проверку выполняют при расстояниях между рейками 10, 50, 100 м; для точных нивелиров — 100 и 200 м; для технических — 200 м.

При обработке результатов измерений вычисляют превышения между рейками при соответствующих положениях уровня в серии наблюдений и среднее значение превышений, кроме этого вычисляют разности \Delta h превышений относительно положения уровня в нуль-пункте.

Значения \Delta h не должны быть более 0,5 мм для высокоточных нивелиров и 3,0 и 5,0 мм для точных и технических нивелиров соответственно.

Пример проверки качества работы компенсатора в полевых условиях приведен в Приложении 10.

5.11.3. Время затухания видимых колебаний изображения предметов в поле зрения зрительной трубы нивелира с компенсатором определяют по рейке, установленной на расстоянии около 25 м от нивелира. Нивелир приводят в рабочее положение. Затем, слегка постукивая по корпусу нивелира, следят, когда прекратится дрожание изображения рейки. Время между окончанием постукивания и прекращением дрожания изображения рейки не должно превышать 2 с.

5.12. Определение средней квадратической погрешности измерения превышения на станции

Определение погрешности превышения на станции производят многократным измерением превышения между точками на местности методом «из середины». Измерения проводят по двум шкалам реек при длине визирного луча 30 и 50 м для высокоточных нивелиров и 100 м — для точных и технических нивелиров. Точки установки реек закрепляют нивелирными костылями или кольями с ввинченными в них шурупами со сферической головкой. Рейки целесообразно закреплять рейкодержателями, чтобы в процессе измерений они сохраняли неизменно вертикальное положение. Нивелир устанавливают в створе между рейками на равных расстояниях от них. Для проверки нивелир приводят в рабочее положение и десятью приемами измеряют превышение между рейками, что составляет одну серию измерений. Число серий должно быть не менее четырех, для технических нивелиров — не менее трех. Горизонт нивелира меняют перед каждым приемом и переходом к новой серии.

Среднюю квадратическую погрешность превышения на станции mji для i-й серии вычисляют по формуле:

m_{j} = \sqrt{\frac{\sum v_{i}^{2}}{n - 1}}

или

m_{j} = \sqrt{\frac{\sum \Delta_{i}^{2}}{n}} ,

где vi — отклонения измеренных превышений от среднего арифметического в i-й серии;

n — число приемов в одной серии;

\Delta_{i} — отклонения измеренных превышений от образцового значения, полученного образцовым (более точным) нивелиром.

Окончательно среднюю квадратическую погрешность определения превышения на станции вычисляют по формуле:

m_{\text{ст}} = \sqrt{\frac{\sum_{i = 1}^{k} m_{j}^{2}}{K} ,}

где K — число серий.

Значение mст должно удовлетворять требованиям п. 2 таблицы 1.

5.13. Определение средней квадратической погрешности измерения превышения на один км нивелирного хода

Среднюю квадратическую погрешность превышения на один км двойного хода определяют по результатам проложения контрольных нивелирных ходов на образцовом высотном полигоне или высотном полигоне (см. схему в Приложении 11). Допускается получать среднюю квадратическую погрешность превышения из проложения нивелирных замкнутых ходов при производстве нивелирных работ.

Нивелирные ходы должны иметь общую длину не менее 10 км. Нивелирование по ходу выполняют в прямом и обратном направлениях по программе того класса нивелирования, для которого предназначен данный нивелир. Условия и порядок проведения измерений должны отвечать требованиям действующей инструкции ГУГК СССР по нивелированию.

Среднюю квадратическую погрешность превышения на один км двойного хода mкм (мм) вычисляют по формуле:

где \Delta h — отклонение измеренных превышений по секции от эталонного значения;

S — длина секции хода, км;

n — число измеренных секций.

При проверке высокоточных нивелиров допускается определять среднюю квадратическую погрешность превышения на один км хода на образцовом замкнутом нивелирном ходе длиной 1 — 3 км.

В этом случае проверяемым нивелиром не менее 3 - ₁₀ раз определяют превышения в замкнутом ходе в прямом и обратном направлениях.

Среднюю квадратическую погрешность превышения на один км двойного хода для замкнутого нивелирного хода mкм (мм) вычисляют по формуле:

m_{\text{км}} = \sqrt{\frac{\sum_{k}^{K} fh_{i}^{2}}{K[S]}} ,

где fh — невязка хода, полученная как отклонение измеренной нивелиром суммы превышений в ходе от теоретического значения;

K — число невязок в прямом и обратном ходах;

[S] — периметр полигона, км.

Контрольное значение средней квадратической погрешности превышения на один км хода для эталонного хода или замкнутого полигона mкм (мм) вычисляют по формуле:

m_{\text{км}} = \frac{1}{2} \sqrt{\frac{\sum_{i = 1}^{n} (\frac{dh}{S})2}{n}} ,

где dh — разности превышений по данной секции, полученные в прямом и обратном ходах;

S — длина секции хода, км;

n — число измеренных секций.

Пример определения средней квадратической погрешности превышений на один км хода приведен в Приложении 12.

Значение mкм должно удовлетворять требованиям п. 1 таблицы 1.

6. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

6.1. Результаты первичной поверки, проводимые предприятием-изготовителем, вносятся в паспорт прибора и вместе с записью заводского номера нивелира, оформляются подписью и оттиском штампа технического контроля в разделе «Свидетельство о приемке».

6.2. Результаты ведомственной поверки заносятся в протокол (форма приведена в Приложении 13).

6.3. На основании положительных результатов поверки оформляется свидетельство, приведенное в Приложении 14.

6.4. Отрицательные результаты поверки влекут за собой запрещение применения нивелира в эксплуатацию на основе извещения о непригодности. Свидетельство о предыдущей поверке аннулируется.

7. ПЕРИОДИЧНОСТЬ ПОВЕРКИ

Периодичность поверки нивелиров в эксплуатации устанавливается следующим образом:

1. Периодичность всех видов поверки согласно таблице 2 - один раз в год.

2. Периодичность отдельных видов поверки устанавливается дополнительно:

Приложение 1 (рекомендуемое)

ПРОТОКОЛ N ____ первичной поверки нивелира ______________ (тип, номер) ___________________________________________________________ (наименование организации: изготовителя — при выпуске из производства, потребителя — в случае ремонта)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

Дата поверки:

Главный метролог (подпись) ______________________________ Ф.И.О. Начальник ОТК (подпись) ______________________________ Ф.И.О. Исполнители: (подпись) ______________________________ Ф.И.О.

Приложение 2 (справочное)

ПРИВЕДЕНИЕ НИВЕЛИРА В РАБОЧЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ

Для приведения нивелира в рабочее положение необходимо:

• установить штатив над центром, подтянуть все винты и гайки на нем;
• вытащить нивелир из футляра и установить его на столб или штатив, закрепить нивелир на штативе с помощью станового винта;
• выполнить внешний осмотр и проверку взаимодействия подвижных частей нивелира, а также подъемных и наводящих винтов;
• привести вертикальную ось вращения с помощью круглого уровня в отвесное положение;
• привести элевационный и наводящий винты в среднее положение;
• произвести наводку на визирную цель;
• поворотом зеркала добиться освещения цилиндрического уровня;
• вращением окуляра добиться четкого изображения сетки нитей, а вращением ручки фокусирующего устройства - четкого изображения визирной цели.

Приложение 3 (рекомендуемое)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ДАЛЬНОМЕРА И АСИММЕТРИИ НИТЕЙ

Дата:                                                     Нивелир Н-05 N 12
Время:                                                      Д = 50,000 м
t° =                                                        C = 350 мм

K = \frac{50000 - 350}{499,15} = 99,5

a = \frac{2(- 1,08) \cdot 100}{998,3} \approx 0,23\%

Приложение 4 (рекомендуемое)

ПРОВЕРКА ПРАВИЛЬНОСТИ ХОДА ФОКУСИРУЮЩЕЙ ЛИНЗЫ

Дата: Нивелир Н-05 № Время: t° =

Примечание. Нивелир установлен в точке A.

Примечание. Нивелир установлен в точке A.

Составляют нормальные уравнения

14000k + 280q — 168,65 = 0; 280k + 7q — 0,02 = 0,

из решения которых находят неизвестные k = +0,06; q = -2,41.

Используя полученные данные, определяют величины \nu :

\nu_{1} = - 1,91 - 0,60 + 2,41 = - 0,10;

\nu_{2} = - 1,11 - 1,20 + 2,41 = + 0,10;

\nu_{3} = - 0,50 - 1,80 + 2,41 = + 0,05;

\nu_{4} = - 0,06 - 2,40 + 2,41 = - 0,05;

\nu_{5} = + 0,59 - 3,00 + 2,41 = 0,00;

\nu_{6} = + 1,29 - 3,60 + 2,41 = + 0,10;

\nu_{7} = + 1,74 - 4,20 + 2,41 = - 0,05.

Величины \nu характеризуют правильность хода фокусирующей линзы. У нивелиров Н-05, предназначенных для передачи высот через водные препятствия, \nu не должны превышать 0,5 мм.

Приложение 5 (рекомендуемое)

ПРИМЕР ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА i

Дата:                                                     Нивелир Н-3 N
Время:                                                    S    = 50,5 м
t° =                                                       1-2

i_{3} = \frac{- 3,0 \times 206265}{50500} = - 12,3\prime\prime

iср = -8,2»

Приложение 6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНЫ ДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ НА ЭКЗАМЕНАТОРЕ

Нивелир Н-05, N , экзаменатор N ____, \mu = 1\prime\prime «» _______ 19_ г.

Приложение 7 (рекомендуемое)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ КВАДРАТИЧЕСКОЙ ПОГРЕШНОСТИ СОВМЕЩЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ КОНЦОВ ПУЗЫРЬКА ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО КОНТАКТНОГО УРОВНЯ

Дата:                                             Нивелир Н-05 N
t    =                                            Экзаменатор N
 нач                                              Цена деления лимба 1"
t    =

кон

Сводка результатов исследований

Приложение 8 (рекомендуемое)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНЫ ДЕЛЕНИЯ ШКАЛЫ МИКРОМЕТРА НИВЕЛИРА В ЛАБОРАТОРИИ

Дата:                                                    Нивелир Н-05 N
Время:                                                     S = 9,8 м
t =                                                        b  = 0,73 мм

                                                        o

I прием

Штрих шкалы

Отсчеты по шкале

<*> Разность пр — обр <= 1 дел.

Остальные приемы не приведены.

Значение цены деления барабана на различных его частях из шести приемов:

    Часть барабана, дел ............. 0 - 15    15 - 30   30 - 45   45 - 60
    Цена деления, мм ................ 0,0500    0,0503    0,0488    0,0496
    Часть барабана, дел ............. 60 - 75   75 - 90   90 - 102  Среднее
    Цена деления, мм ................ 0,0496    0,0508    0,0491    0,0497

Приложение 9 (рекомендуемое)

ПРИМЕР ИССЛЕДОВАНИЯ КОМПЕНСАТОРА НИВЕЛИРА

Дата: Нивелир Н-05 № Время: t =

I прием

\sum db_{j}^{2} = 0,1598

Остальные приемы не приводятся.

m_{kI} = \sqrt{\frac{0,1598}{2 \cdot 11}} = 0,09\prime\prime

mkII = 0,11»

mk = 0,10»

\sigma_{kI} = \frac{4,15 - 3,80}{20} = \frac{0,55\prime\prime}{20} + 0,03\prime\prime на 1' наклона, \sigma_{kII} = 0,04\prime\prime

Среднее из двух приемов \sigma_{k} = + 0,035\prime\prime .

Приложение 10 (рекомендуемое)

ПРОВЕРКА КОМПЕНСАТОРА НИВЕЛИРА В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ

Дата:                                                    Нивелир Н-05 N
Время:                                                   S = 50,0 м

t =

Приложение 11 (рекомендуемое)

ПОЛЕВОЙ СТЕНД ДЛЯ ПОВЕРКИ НИВЕЛИРОВ

Полевой стенд для испытания нивелиров включает в себя нивелирную сеть, образующую на местности фигуру в виде правильного четырехугольника с размерами сторон примерно 100 x 30 м, вершины которого закреплены реперами. На каждом репере неподвижно и вертикально устанавливают нивелирные рейки. На продольной оси фигуры намечают нивелирные станции. Станцию II (рис. А) располагают в центре фигуры, станции I и III — на продольной оси, примерно в 10 м по обе стороны от станции II. Станции IV и V (рис. Б) располагают примерно в 50 м по обе стороны от станции I. Со станций прокладывают два замкнутых нивелирных хода, нивелируя точки в последовательности 1 — 2 - 3 — 4 - 1. Суммируя длины ходов, получают один ход длиной около 1 км.

Рис. А

Рис. Б

Последовательность измерений указана в таблице.

В обратных ходах нивелируют точки в последовательности 1 — 4 - 3 — 2 - 1.

Образцовым значением превышения в замкнутых нивелирных ходах служит сумма превышений, равная нулю (h = 0). После проложения ходов в прямом и обратном направлениях получают невязки fпр, fобр каждый километровый ход, по которым вычисляют погрешность mкм по формуле, приведенной в п. 5.13.

Приложение 12 (рекомендуемое)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ КВАДРАТИЧЕСКОЙ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ПРЕВЫШЕНИЙ НА ОДИН КМ НИВЕЛИРНОГО ХОДА

Нивелир Н-05 N 000703                             Длина: секции 1 - 1,3 км;
Схема хода                                               секции 2 - 1,1 км;
                                                         хода     - 2,4 км.

\sum \frac{(dh)^{2}}{S} = 10,28; \sum f_{n} = 5,18; n = 22; k = 11.

m_{\text{км}} = \sqrt{\frac{5,18}{112,4}} = 0,44\text{мм}.

Приложение 13 (обязательное)

ПРОТОКОЛ ведомственной поверки нивелира

Дата:

Тип нивелира ______________ N _____

Операции и средства поверки в соответствии с МИ БГЕИ 07-90 «Нивелиры. Методика поверки».

Результаты поверки

Выводы: Исполнители: __________________________________________________________ (должность, Ф.И.О., подписи)

Приложение 14 (обязательное)

             ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГЕОДЕЗИИ И КАРТОГРАФИИ
                     ПРИ СОВЕТЕ МИНИСТРОВ СССР

     ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
            ИНСТИТУТ ГЕОДЕЗИИ, АЭРОСЪЕМКИ И КАРТОГРАФИИ

им. Ф.Н. КРАСОВСКОГО <*>

СВИДЕТЕЛЬСТВО о ведомственной поверке нивелира

                           (тип нивелира)

___________________________________________ N _____________________________

изготовлен ________________________________________________________________ принадлежит _______________________________________________________________ на основании результатов ведомственной поверки признан годным и допущен к применению в качестве рабочего средства измерения. Свидетельство действительно по _______________ 19__ г. Результаты ведомственной поверки приведены в Приложении к свидетельству.

Главный метролог предприятия М.П. ____________________________ Ф.И.О. «» __________ 19 г.

<*> Название организации ГУГК СССР, проводившей поверку.

Приложение 14 (приложение к свидетельству)

Результаты ведомственной поверки

Ведомственный поверитель ___________________________________ (подпись, Ф.И.О.)

Дата