Рисунок 3 - Положения пузырька уровня при наклоне оси нивелира

Для каждого наклонного положения нивелира определяют угол i в соответствии с 8.6.1 Выполняют два приема.

Диапазон работы компенсатора - максимальный наклон нивелира на угол ν₍₊₎ и угол ν_(-), при котором угол i не превышает 10". Указанный диапазон должен быть не менее ± 8'.

8.6.4 Определение систематической погрешности работы компенсатора на 1' наклона оси нивелира.

8.6.4.1 Систематическую погрешность работы компенсатора γ_к на 1' наклона оси нивелира определяют на ЭКПН. Измерения проводят по 8.6.3.1 и γ_к ,…", вычисляют по формуле

γ_к = γ_{к ί} /ν _ί,                                                                                   (2)

где:  γ_{к ί} - систематическая погрешность работы компенсатора при наклоне оси нивелира на угол ν _ί,… ";

       ν _ί – рабочий угол компенсатора,… ' .

                    γ _{к ί} = |B_ί – B_о|,                                                                             (3)

где:  B_ί    -    среднее арифметическое отсчетов по автоколлиматору при
наклоне оси нивелира на угол ν _ί ,… ";

B_о   -    среднее арифметическое отсчетов по автоколлиматору при отсутствии наклона оси нивелира (ν = 0'),… ".

Систематическая погрешность работы компенсатора на 1' наклона оси нивелира не должна превышать 0,05".

Пример определения систематической погрешности работы компенсатора технической Системы - по таблице Д.1.

8.6.5 Определение СКП самоустановки линии визирования компенсатора

8.6.5.1 СКП, S, …", самоустановки линии визирования определяют на ЭКПН. Измерения   проводят по 8.6.3.1 и S, …", вычисляют по формуле

,                                                       (4)

где:  B_ί    -    среднее арифметическое отсчетов в прямом b'_ίср и обратном
b" _{ί ср} направлениях для ν_ί , …";

B_ср  -    среднее арифметическое отсчетов B_ί , …";

n     -    число отсчетов.

Cреднее арифметическое отсчетов B_ср определяют по формуле

                       B_ср = (Σ B_ί) /n .                                                                         (5)

СКП самоустановки линии визирования компенсатора должна быть не более 0,2".

Пример определения погрешности компенсатора приведён в приложении Д.

8.6.6 Проверка симметрии дальномерных нитей и коэффициента
нитяного дальномера

8.6.6.1 Проверку симметрии дальномерных нитей и коэффициента нитяного дальномера m проводят на ЭКПН. На плите ЭКПН устанавливают нивелир в соответствии с 8.6.1.1. По шкале автоколлиматора определяют угловое расстояние A_в между верхней и средней нитью дальномера, а затем расстояние A_н – между нижней и средней. Например, A_в = 8,59¢; A_н = 8,55¢. Сравнивают полученные значения. Расхождение (асимметрия) не должно превышать 0,2 %. Далее находят сумму C и удваивают результат.

C = 2(А_в + А_н) = 2(8,59¢ + 8,55¢) = 34,28¢.                                         (6)

Переводят результат в радианы и определяют m

С_рад = (С ´ p)/10800 = (34,28 ´ 3,14)/10800 = 0,009967;                 (7)

m = 1/С_рад = 100,3.                                                                                 (8)

Коэфффициент m должен быть в пределах 100±1.

8.6.7 Определение СКП измерений расстояний нивелиром по штрих-кодовой рейке

8.6.7.1 Устанавливают нивелир на штатив. Устанавливают штрих – кодовую рейку на расстоянии (25 – 100) м (ГОСТ 8.503) от нивелира (измеряют расстояние с помощью рулетки). Измеряют это расстояние нивелиром не менее четырех раз.

СКП измерений расстояний определяют по формуле

,                    (9)

где: - разность между результатом измерения i-м приемом линии с помощью Системы и результатом измерений линии с помощью рулетки, мм;

n – число приемов измерений линии (n_j ³ 4).

Результаты измерений считают положительными, если значения СКП измерений расстояний не превышает допуска, указанного в ЭД.

8.6.8 Проверка смещения визирной оси при перефокусировке зрительной трубы

            8.6.8.1 Смещение визирной оси при перефокусировке зрительной трубы проверяют с помощью зрительной трубы с фокусным расстоянием 1600 (1000) мм ИЛИ прибора АФ2.778.050 [6], ИЛИ имитатора разноудаленных визирных целей.

Нивелир устанавливают в рабочее положение напротив зрительной трубы соосно. Фокусируют их на бесконечность. Подсвечивая сетку зрительной трубы, совмещают горизонтальные нити сетки нивелира и сетки зрительной трубы. Меняют фокусировку зрительной трубы. Нивелир фокусирут на новое положение сетки зрительной трубы. Расхождение горизонтальных нитей характеризует смещение визирной оси нивелира при перефокусировке. Делают не менее шести перефокусировок на всем диапазоне визирования (от бесконечности до минимального расстояния визирования) в прямом и обратном направлениях. Смещение визирной оси при перефокусировке не должно превышать тройной ширины нити сетки нивелира.

8.6.9 Определение СКП измерений превышения на 1 км двойного нивелирного хода

8.6.9.1 СКП измерений превышений на 1 км двойного нивелирного хода определяют на высотном стенде по методике, изложенной в ГОСТ 10528.

СКП измерений превышений на 1 км двойного нивелирного хода не должно превышать значений указанных в ЭД.

8.6.10 СКП измерений превышений в лабораторных условиях определяют на ЭКПН или УПС. Для этого проводят 20 серий измерений по 8.6.1. Каждая серия отличается переустановкой нивелира по уровню. Находят среднее арифметическое Д_ср из двадцати результатов и вычисляют отклонения каждого результата Д_i от среднего значения. СКП измерений превышения S_п,…", определяют по формуле

,                                                                  (11)

где n = 20 – число серий измерений.

Полученное значение S_п не должно превышать значений, указанных в ЭД.

8.6.11 Определение погрешности измерений Системы

            Погрешность измерений Систем определяют:

            - с помощью Установки поверки системы УПС (приложение Б) сравнением показаний Системы с показаниями микрометрического винта или длиной КМД;

            - ИЛИ с помощью горизонтального лазерного интерферометра (приложение В) путем сравнения разностей отсчетов, взятых по рейке цифровым нивелиром, с эталонными разностями, полученными по интерферометру. 

       8.6.11.1 Погрешность измерений Системы с помощью УПС (приложение Б) определяют следующим образом.

Штрих – кодовую рейку устанавливают и закрепляют в УПС. Проверяют её вертикальность. Против рейки устанавливают на расстоянии 2 м нивелир, приводят в рабочее состояние и снимают первый отсчёт α_м. При помощи микровинта УПС перемещают рейку через каждые 5 мм и снимают отсчёты. По разности показаний нивелира и микровинта судят о погрешности системы Δ_C.

            Кроме того, для поверки Систем применяют КМД. Рейкодержатель с рейкой опускают до упора, снимают отсчёт α_к. Затем рейкодержатель поднимают. На упор поочерёдно устанавливают КМД с номиналом 100, 200, 300,…..1000 мм и снимают отсчёты. Отклонения от длины КМД – суть погрешность Системы.

            Погрешность не должна превышать значений, указанных в ЭД.

8.6.11.1.1 Определение средней длины метровых интервалов у штрих – кодовых реек (далее масштаб рейки) при перемещении рейки на УПС (приложение Б).

Масштаб рейки и их сумму L получают как среднее арифметическое из всех измерений. Масштаб рейки l₁, мм, вычисляют по формуле

l₁ = L / N_L,                                   (12)

где N_L – номинальное количество метровых интервалов в поверяемой рейке (например, 2,7).

Среднюю длину метровых интервалов определяют путём перемещения рейки в вертикальном положении точно на 1 м. Перемещение контролируется с помощью КМД 1000 мм. После каждого перемещения выполняют серию отсчётов по нивелиру в режиме наиболее точных измерений, причём для каждой установки берут среднее значение не менее чем из 10 отсчётов по дисплею.

       8.6.11.2 Погрешность измерений Системы с помощью горизонтального интерференционного компаратора (приложение В) определяют следующим образом.

Рейку устанавливают и закрепляют на каретке с направляющей. Для уменьшения прогиба инварной полосы рейку устанавливают на плоскую поверхность.

При помощи дополнительного микроскопа устанавливают рейку параллельно ходу движения каретки.

На подставке устанавливают нивелир, приводят в рабочее состояние Систему и снимают первый отсчёт α_м. При помощи механизма продольного перемещений перемещают рейку на всю длину и снимают отсчёты по интерферометру и нивелиру через каждые 100 мм. По разности показаний нивелира и интерферометра судят о погрешности Системы Δ_C.

            Погрешность Системы – расхождение разностей отсчетов, взятых по рейке цифровым нивелиром и эталонных разностей, полученных с помощью лазерного интерферометра.

            Погрешность не должна превышать значений, указанных в ЭД.

8.6.11.2.1 Определение масштаба рейки при перемещении рейки на интерференционном компараторе (приложение В)

Среднюю длину метровых интервалов определяют путём перемещения рейки в в горизонтальном направлении точно на 1 м. Перемещение контролируется интерференционным компаратором с погрешностью 10 мкм.

После каждого перемещения выполняют серию отсчётов по нивелиру в режиме наиболее точных измерений, причём для каждой установки берут среднее значение не менее чем из 10 отсчётов по дисплею.

Масштаб рейки l₁, мм, вычисляют по формуле (12).

9   ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

9.1 Положительные результаты поверки оформляют в соответствии с [2].

         9.2 Поверительные клейма наносят в соответствии с [9].

9.3 Отрицательные результаты поверки оформляют в соответствии с [2].

Приложение А

(справочное)

Эталонный компаратор для поверки нивелиров

А.1 Назначение

Эталонный компаратор предназначен для поверки и калибровки Систем, всех типов.

А.2 Условия эксплуатации

Температура окружающего воздуха, ºС…………………….……20 ± 3.

Влажность окружающего воздуха, % , не более…… .. …………….. 80.

       Атмосферное давление, кПа, (мм рт. ст.)………...……. 100±5 (760±35).

Изменение температуры окружающего воздуха

за 1 час работы, ºС, не более....……………………………………………….1.

А.3 Технические характеристики

Диапазон измерений ……………………………………………... 0' - 10'.

Верхний предел допускаемой абсолютной погрешности

измерений …………………………………………………………………. 0,28''.

Питание от сети переменного тока

напряжением …… …………………………………………..………..…..(220 );

частотой, Гц ………………………………………..……….…………………. 50.

Средний срок службы, лет, не менее……………….………………… 5.

А.4 Устройство и принцип действия

А.4.1 В состав эталонного компаратора (в соответствии с рисунком А.1) входят эталонный автоколлиматор (АКУ-0,2) 1 с насадкой на

Рисунок А.1 – Поверка Системы на эталонном компараторе

корпусе – оптическим блоком 8, содержащим аттестованную пентапризму, кювета с жидкостью 4, представляющая собой естественный эталон горизонта, плита 3, подсветка 6 на стойке 5, установочные детали 2.

А.4.2 Подготовка эталонного компаратора к работе заключается в
установке автоколлиматора параллельно горизонту с помощью эталона горизонта. Поворачивая вручную оптический блок, получают автоколлимационное изображение сетки автоколлиматора от поверхности жидкости, сближают их вертикальные нити. Подъемным винтом автоколлиматора устанавливают автоколлимационное изображение на отсчет, равный сумме погрешностей α автоколлиматора (отклонение от параллельности визирных осей коллимационной и зрительной систем) и пентапризмы (на отклоняющий угол 90º) по паспорту на компаратор. Автоколлимационное изображение перемещают вниз от центра по вертикальной шкале на |α|, если суммарная погрешность α положительна, и вверх от центра, если суммарная погрешность α отрицательна.

А.4.3 При поверке нивелир Системы 7 устанавливают на плите 3 напротив автоколлиматора “труба в трубу”, используя для этого установочные детали. Зрительную трубу нивелира фокусируют на бесконечность. Нивелир устанавливают в рабочее положение. Подсвечивают сетку нивелира. По вертикальной шкале автоколлиматора регистрируют положение средней нити сетки нивелира, удваивая цену деления шкалы.

Приложение Б

(обязательное)

Установка поверки системы УПС

Рисунок Б.1 – Внешний вид УПС с нивелирной рейкой (нивелир и КМД не показаны)

1 – основание; 2 – стойки; 3 – крышка; 4 - салазки; 5 - подвижный узел; 6 – микровинт; 7 – рейкодержатель; 8 – рейка; 9 – винты; 10 – КМД;                              11 – уровни ГОСТ 9392; 12 – лампа.

Рисунок Б.2 – Схема УПС

На основании 1 установлены четыре стойки 2 с крышкой 3, на двух стойках установлен подвижный узел 5 с салазками 4. На подвижном узле закреплен микровинт 6 для перемещения салазок 4. На салазках закреплен рейкодержатель 7 с винтами 9 для фиксации рейки 8. На основании 1 установлены уровни 11, а лампа 12 для подсветки рейки – на одной из стоек, КМД устанавливают на основании 1 в упор салазкам 4. На рейкодержателе 7 с винтами 9 закрепляют рейку 8. Против рейки устанавливают нивелир (не показан), приводят его в рабочее состояние.

В поле зрения нивелира наблюдают изображение штрихов рейки, снимают отсчёт по отсчётному устройству нивелира и одновременно снимают отсчёт по шкале микрометрической головки 6. Перемещают рейку 8 микрометрической головкой 6 через каждые 5 мм и снимают отсчёты. По разности показаний нивелира и микровинта судят о погрешности системы Δ_C.

Сравнивают значение этого перемещения с показаниями нивелира - несовпадение есть погрешность Системы.

Приложение В

(справочное)

Горизонтальный интерференционный компаратор

1 - направляющие лазерного интерференционного компаратора; 2 - цифровой нивелир Leica DNA – 03; 3 - подставка; 4 - каретка с ложементом и уголковым отражателем с мишенью; 5 - кодовая рейка Leica GPSL 3; 6 - микроскоп;

7 - зеркало; 8 - лазерный интерферометр модели ML 10 GOLD фирмы RENISHAW;

9 - интерфейс набор DX 10 USB с ноутбуком

Рисунок В.1 – Внешний вид горизонтального интерференционного компаратора для поверки Системы

Приложение Г

(справочное)

Форма протокола поверки

Протокол поверки

от «___»________ 20___ г.  

Система № _______________

типа (модели)___________, изготовленная_________________________________

принадлежащая _______________________________________________________

вновь изготовленная, после ремонта, находящаяся в эксплуатации

                                           (нужное подчеркнуть)

в соответствии с ГОСТ Р 8._____

с применением средств поверки___________________________________________

______________________________________________________________________

Температура окружающей среды:

в начале измерений t_н, °С __________

в конце измерений t_к, __________

Относительная влажность, % ______

Время:

в начале измерений ,ч _________

в конце измерений ,ч _________

Скорость изменения температуры , °С/ч ________

Результаты измерений_____________________________________________________

______________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

Результаты поверки

Поверитель                 __________                           _________________________

                                                         личная подпись                                               инициалы, фамилия

Приложение Д

(справочное)

Пример определения погрешностей компенсатора и самоустановки линии визирования

Т а б л и ц а Д.1 - Определение систематической погрешности работы компенсатора (один прием измерений)

Т а б л и ц а Д.2 - Определение СКП самоустановки линии визирования (один прием измерений)

                                                                                   ∑(B_ί - B_{ί ср.})^² = 0,4101

Библиография

Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений длины в диапазоне 1‘10-6 ÷50 м

___________________________________________________________________

УДК 528.5: 083.96         ОКС 17.020           Т 88.1             ОКСТУ 0008

Ключевые слова: главное геометрическое условие нивелира, горизонтальный компаратор, нивелир, нивелир цифровой, измерительные системы «Цифровой нивелир - кодовая рейка», кодовая рейка, поверка, средняя квадратическая погрешность (СКП) измерений, угол ί, УПС, установка для поверки системы, эталонный интерференционный компаратор

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ