4.3 Уровни

Уровни служат для приведения осей и плоскостей геодезических, приборов в горизонтальное либо вертикальное положение. В точных приборах с помощью накладных уровней измеряют незначительные (порядка нескольких секунд) углы наклона осей. Уровни применяются также в виде самостоятельных приборов при монтаже технологического оборудования и в строительном деле. По форме различают цилиндрические и круглые (сферические) уровни.

Цилиндрический уровень. Цилиндрический уровень (рис. 8, а) представляет собой стеклянную трубку (ампулу), внутренняя поверхность которой в вертикальном продольном разрезе имеет вид дуги АВ крута радиуса от 3,5 до 200 м.

Рис.8 Типы цилиндрический уровней: а -- разрез уровня и вид сверху; б -- компенсированный; в -- камерный; г -- контактный

При изготовлении уровня ампулу заполняют легкоподвижной жидкостью (серным эфиром или спиртом), нагревают и запаивают. После охлаждения внутри ампулы образуется небольшое пространство, заполненное парами жидкости, которое называется пузырьком уровня. Для защиты от повреждений ампула заключается в металлическую оправу, заполненную гипсом. Юстировка уровня, т. е. его установка на приборе в требуемом положении, выполняется исправительными винтами.

На наружной поверхности ампулы наносятся деления через 2 мм (см. рис. 8, а). Средний штрих 0 шкалы принимается за нулевой и называется нуль-пунктом уровня. Касательная UU к дуге АВ внутренней поверхности уровня в нуль-пункте называется осью уровня.

Если пузырек уровня находится в нуль-пункте, то ось уровня горизонтальна. При наклоне оси уровня его пузырек перемещается. Центральный угол, соответствующий одному делению ампулы, называется ценой деления уровня м.

Следовательно, с помощью уровня можно измерять небольшие углы наклона линий, связанных с его осью. Если пузырек отклоняется от нуль-пункта на n делений, то угол наклона оси уровня к горизонту

v=nм. (8)

В геодезических приборах используют цилиндрические уровни с ценой деления от 1 до 2. Цена деления зависит от радиуса внутренней поверхности ампулы уровня и служит мерой чувствительности уровня, т. е. способности его пузырька быстро и точно занимать наивысшее положение. Кроме того, чувствительность уровня зависит от качества шлифовки внутренней поверхности ампулы, свойств заполняющей жидкости, ее температуры и длины пузырька уровня (длинный пузырек обладает большей чувствительностью, чем короткий).

Нормальная длина пузырька уровня составляет 30 -- 40% длины ампулы при температуре + 20°. Для сохранения длины пузырька при изменении температуры используют компенсированные уровни (рис. 8, б) либо уровни с запасной камерой -- камерные уровни (рис. 8, в). Принцип устройства компенсированной ампулы основан на сокращении объема заполнителя путем помещения в ампулу стеклянной трубки 1 с запаянными концами.

Камерный уровень кроме рабочей камеры имеет запасную камеру. Запасная камера 2 (см. рис. 8, в) такого уровня отделяется от рабочей стеклянной перегородкой с отверстием внизу. Наклоняя уровень, можно перемещать часть паров заполнителя из одной камеры в другую и тем самым регулировать длину пузырька. На некоторых приборах устанавливают реверсивные (оборотные) уровни, позволяющие наблюдать пузырек при опрокидывании его на 180°.

Для повышения точности установки пузырька в нуль-пункт используют контактные уровни. В таких уровнях изображение концов пузырька с помощью призменной системы передается в поле зрения трубы (рис. 8, г). Несовмещенное положение концов пузырька уровня соответствует наклонному положению оси цилиндрического уровня, совмещенное -- горизонтальному. Опыт показывает, что точность контактного уровня обычно в 3 -- 4 раза выше точности цилиндрического.

Круглый уровень (рис. 9) представляет собой цилиндрический стеклянный резервуар 1, внутренняя сторона 3 которой является частью сферической поверхности определенного радиуса. Резервуар заполнен серным эфиром или спиртом и заключен в металлическую оправу 2, прикрепляемую к прибору тремя винтами.

Рис.9. Круглый уровень: а -- общий вид; б -- разрез; в -- вид сверху

На наружной поверхности резервуара выгравировано несколько окружностей с общим центром 0, являющимся нуль-пунктом круглого уровня.

Линия радиуса внутренней сферической поверхности, проходящая через нуль-пункт, называется осью круглого уровня. Если пузырек круглого уровня находится в нуль-пункте, т. е. расположен концентрично с окружностями, то его ось занимает отвесное положение.

Круглые уровни отличаются простотой конструкции и удобством в работе, но менее чувствительны, чем цилиндрические; обычно цена деления составляет 5 и более. Поэтому круглые уровни используются для предварительного приведения осей приборов в отвесное положение, а также в случаях, когда не требуется большой точности в установке приборов.