Прилад для вимірювання відносної висоти: опис, призначення, класифікація пристроїв

Дана стаття присвячена приладів, якими проводять вимірювання такого параметра, як висота. Однак перш ніж приступати до опису самого інструменту, давайте розберемося, що являє собою цей самий показник.

Поняття висоти

Згаданий параметр є відносною величиною, тобто дане значення завжди визначається відносно чого-небудь. Найчастіше його вимірюють відносно рівня моря, це означає, що лінія морської поверхні прийнята за точку відліку. Така система нагадує визначення градуса води за Цельсієм, коли точкою відліку прийнята температура переходу води з рідкого стану в твердий, і навпаки. Так само і з вимірюванням висоти, позитивним вважається значення вище рівня моря, а негативним - нижче. В особливих випадках точкою відліку може вибиратися будь-яка інша поверхню. Наприклад, висоту будинку ніхто не буде вимірювати відносно рівня моря, тут початком відліку виступає поверхню землі, на якій побудовано будівлю. За таким же принципом вимірюють всі приватні випадки: висоту дерева, будови і т. Д. А ось висоту гори чи будь-якої точки земної поверхні, а також об`єкта, що летить в атмосфері (літак, вертоліт і т. П.) Вимірюють відносно рівня моря. Читач може запитати: «А який прийнято використовувати прилад для вимірювання відносної висоти?» Відповідь на це питання ви знайдете, якщо прочитаєте статтю до кінця.

Прилад для вимірювання відносної висоти: історія розвитку та основні види

З давнини люди використовували для будівництва і визначення рельєфу такий інструмент, як рівень. Це пристрій став основою і для сучасного вимірювального механізму. До древньому рівню була прироблена трубка, так і вийшов самий елементарний прилад для вимірювання відносної висоти, який назвали нівеліром, що означає «вирівнювати». Елементарний нівелір являє собою горизонтальну рейку і вертикальну планку, до якої приєднаний Виска. Однак з розвитком науки вдосконалюються та інструменти. Прилад для вимірювання висоти не став винятком. Так, сучасні нівеліри можна розділити на три основні групи. Перша - найбільш поширена, до неї відносяться прилади, в основу яких закладена високоякісна оптика. Друга група - це лазерні пристрої. Ці прилади характеризуються високоточними вимірами. І третя - сама «молода» - це цифрові нівеліри.

Оптичні вимірювальні інструменти

Такий пристрій являє собою циліндричний рівень (або компенсатор) і оптичну систему, яка поміщена в металевий корпус (трубу). Рівень необхідний для виставлення візирної осі в горизонтальне положення. Для проведення вимірювань нівелір встановлюється на триногу з опорною майданчиком. Циліндричний рівень являє собою ампулу з рідиною (ефір, спирт). Частина простору, заповнену спиртовими парами, називають бульбашкою рівня. На верхній поверхні ампули нанесена шкала з кроком в два міліметри, середня її точка називається нуль-лінією.

Лазерний нівелір

У даних пристроях на додаток до оптичних систем прийшли лазерні світлодіоди, але, по суті, назване пристрій мало чим відрізняється від оптичного. Головною його особливістю є дуже тонкий, ідеально рівний промінь, що проектується на вимірювану поверхню. Це значно спрощує процес визначення висоти.

Цифровий прилад для вимірювання відносної висоти

Даний інструмент істотно відрізняється від своїх попередників. Він не тільки змінив свій зовнішній вигляд і внутрішній устрій, а й значно розширив свої можливості. Цифровий нівелір - це вимірювальний пристрій, який здатний не тільки проводити вимірювання, але й проектувати промені, площини на будь-яку поверхню. Цей інструмент просто незамінний при проведенні будівельних та ремонтних робіт. Згаданий пристрій характеризується високою точністю вимірювань і простотою в застосуванні, таким інструментом зможе користуватися навіть новачок.

Принцип роботи цифрового нівеліра

Основою розглянутого пристрою є електромагнітна система маятників і світлодіодна (лазерна) оптична система, яка призначена для проектування лазерних променів у вигляді точок або ліній. Один такий прилад може проектувати відразу кілька площин, що дуже зручно при будівництві. Для забезпечення точності вимірювань в цифровому нівелір використовується металевий маятник, який вирівнює всю електронну і оптичну частину приладу відносно рівня землі. Навіть якщо пристрій коштує неточно або його зрушили в процесі роботи, маятник виставить схему паралельно землі, і проектуються поверхня залишиться точною. Розглянемо, як це відбувається. Під маятником розташовується кілька електричних або природних магнітів. Завдяки створеному магнітному полю запобігається розгойдування маятника при зміні положення нівеліра. При установці пристрою даний елемент вільно розгойдується. Однак при проходженні через магнітне поле в матеріалі (металі) наводиться електричне поле, трансформоване в теплову енергію, яка і гальмує всю систему.

Оптична система приладу будується на світлодіодах, що створюють горизонтальні, вертикальні і діагональні промені. Проходячи через систему лінз, вони перетворюються в лінії, які і проектуються на вимірюваних поверхнях.

Переваги і недоліки цифрових нівелірів

Головною перевагою такого приладу є простота і наочність, а також можливість проводити роботи з базовою площиною в декількох точках одночасно. Також слід згадати і можливість побудови горизонтальних і вертикальних площин, причому відразу в різних напрямках.

Недоліком розглянутого пристрою є його висока вартість. З усіх них тільки пристрої третього класу сумірні за ціною з оптичними нівелірами. Їх можна використовувати тільки при проведенні ремонтних робіт всередині приміщення, де висока точність великої ролі не грає. Наприклад, для розмітки підлог, стін, стель. А для проведення геодезичних вимірювань і для розмітки грандіозних об`єктів, що будуються потрібні прилади першого або другого класу точності. Однак дальність застосування таких інструментів все одно обмежена 600 метрами. При необхідності проводити вимірювання на великі відстані слід використовувати оптичні нівеліри.

Класифікація цифрових нівелірів

1. Точковий прилад для вимірювання висоти. Він нагадує лазерну указку, тобто, проектує на вимірювану поверхню одну або кілька точок.

2. Статичний, або позиційний цифровий нівелір. Цей пристрій має два джерела, що проектують лазерні промені на перпендикулярно розміщені призми, які перетворять їх у дві видимі площині. В результаті виходять дві пересічні хрестом площині. У разі використання складних оптичних систем, що містять більше трьох напівпровідникових діодів, з`являється можливість проводити проектування великої кількості площин, що вельми зручно при роботі з багатовимірними об`єктами. Крім того, чим більше площин, тим більше майстрів можуть займатися ремонтними або будівельними роботами. Позиційні нівеліри також забезпечуються функцією «лазерного схилу». Це додаткові діоди, завдяки яким можна направляти промінь одночасно на підлогу і на стелю.

3. Ротаційний цифровий нівелір. В такому пристрої лазер прикріплений до валу електродвигуна, тобто він може обертатися на 360 градусів. Крім того, в таких приладах (замість призми) використовується фокусуються лінза. В результаті, замість площині людина бачить невелику точку, однак при включенні по всій робочій області або площі кімнати проектується безперервна лінія.