ОТСЧЕТНЫЕ УСТРОЙСТВА В УГЛОМЕРНЫХ ИНСТРУМЕНТАХ ВИДЫ ОТСЧЕТНЫХ УСТРОЙСТВ

ОТСЧЕТНЫЕ УСТРОЙСТВА В УГЛОМЕРНЫХ ИНСТРУМЕНТАХ ВИДЫ ОТСЧЕТНЫХ УСТРОЙСТВ

Виды отчетных устройств Измерения углов сопровождаются отсчетами. Отсчетом назы вается величина дуги между нулевым штрихом шкалы лимба и индек сом (нулем алидады ). Штрихи лимба, между которыми оказывается индекс, соответственно называ ются ( ) – младшим штрихом и a (b) — старшим Полный отсчет складывается из величин интервала между ну левым и младшим штрихами лимба и интервала между млад шим штрихом и индексом: S = Nλ + xλ где N — число делений между ну левым и младшим штри хами лимба; λ — цена деления лимба; х — интервал между млад шим штрихом и индексом в долях , деления лимба.

Для определения интервала хλ между младшим штрихом а ииндексом J служат отсчетные устройства. Отсчетные устройства различаются по способам измерения интервала хλ. В современных угломерных инструментах применяются следу ющие отсчетные устройства : Верньер, простой оценщик, микроскоп оценщик, шкаловый (штриховый) микроскоп и оптические микрометры. Вернер и простой оценщик являются механическими отсчетными устройствами, а остальные оптическими. Их изображение переносится в поле зрения микроскопа, расположенного рядом с окуляром зрительной трубы

Лимбы Рабочим эталоном для измерения углов являются лимбы. Окруж ность лимба разделена на равные части. По форме поверхности несущей шкалы лимбы подразделяются на конические, цилиндрические и плоские. конические цилиндрические плоские (стеклянные) Лимбы бывают металлические и стеклянные. Стеклянные лимбы представляют собой плоско параллельную пластинку толщиной 3 — 5 мм. (Напылением хрома в вакууме). Градуировка лимбов производится в градусной системе либо в градовой (за границей). В градовой системе окружность лимба разделена на 400 частей.

1 g= 1/400 – 1 град – 1/400 часть окружности. 1 g делится на 100 градных минут, а минута на 100 секунд, т. е. 1 градовая минута 1 с = 1 g/ 100, 1 g = 100 с : 1 градовая секунда 1 сс = 1 с / 100 или 1 с = 100 сс. Штрихи наносятся на лимбы с ошибкой от ± 1, 2 до ± 10", 0. Толщина d штрихов зависит от увеличения Г микроскопов и луп, используемых в отсчетных устройствах и равна : где – толщина штриха, выбранная, для рассматривания невооруженным глазом.

Связь между точностью отсчитывания, увеличением лупы или микроскопа, используемых в отсчетных устройствах, радиусом R лимба и разре шающей способностью глаза определяется следующим образом: , откуда R – радиус лимба; t — точность отсчитывания в угловых единицах; q — линейная величина на окружности, соответствующая t; γ — разрешающая сила отсчетного устрой ства; w = 250 мм — расстояние наилучшего видения, тогда где α разрешающая сила невооруженного глаза (60’’)

Верньер представляет собой шкалу, которая соприкасается со шкалой лимба. LL – часть лимба АА – часть алидады λ – цена деления лимба Возьмем на лимбе дугу в n делений. Величина этой дуги λn. Перенесем эту дугу на алидаду и разделим ее на n+1 частей, тогда на алидаде получим шкалу делений, которая называется верньером. Штрихи верньера оцифровываются: нулевой штрих верньера называется указателем. Обозначим угловую меру деления верньера через x, тогда величина дуги верньера будет x(n+1), т. к. по построению λn = x(n+1) отсюда

Разность между ценой деления лимба и делением на верньере называют точностью верньера t, или т. е. точность верньера равна цене деления лимба (λ), деленной на число деления верньера (n+1) Отсчет 1220+1 й * 30’/30=122001’ где λ=30’ n+1=30 1 й – штрих верньера совпадает с лимбом. Таким образом, xλ определяется по формуле xλ = к∙t, где к – номер совпадающего штриха верньера. Обычно вместо порядковых номеров над штрихами верньера подписывают произведения этих номеров на точность верньера. (ТГ 5, ТТ 5)

Микроскоп оценщик — это отсчетное устройство, в котором инте рвал xλ между младшим штрихом лимба и индексом оценивается на глаз до десятых долей деления лимба. Микроскоп оценщик применяется в оптических теодолитах технической точности. Например Т 30 Отсчет 358027’ Величина наименьшего деления лимба l = Rλ, где R — радиус шкалы лимба и λ — цена деления лимба. Если видимая величина деления лимба l/, тогда увеличение микроскопа

Шкаловый микроскоп В шкаловом микроскопе интервал хλ между младшим штрихом и индексом определяется при помощи специальной шкалы, располо женной в плоскости промежуточного изображения штрихов лимбов. Размер шкалы и увеличение микроскопа выбираются с таким расче том, чтобы в поле зрения микроскопа отсчетной шкалы точно равнялась одному делению лимба и видимая величина деления отсчет ной шкалы была равна 0, 75— 1, 00 мм. Шкаловый микроскоп Полный технической точности используется в точных приборах и приборахотсчет по шкаловому микроскопу определяется по 2 Т 30 М, Т 15, Т 20, Т 10. фор муле: S = Nλ + kv + yv, где Nλ — отсчет младшего штриха, являющегося индексом для отсчета по шкале микроскопа; k — число целых делений шкалы; v — цена деления шкалы, равная λ/n; y — число десятых долей деления шкалы, оцениваемое на глаз. S = 171∙ 10+50∙ 1’+0, 0∙ 1’ = 171050’

Если обозначить видимую величину одного деления шкалы микро скопа черезq, то вся длина шкалы будет равна l = qn, где n — число делений шкалы. Если увеличение микроскопа : Г = Гоб ∙ Гок, так как Г= , то qn = RλГ= R λ Гоб ∙ Гок, где R — радиус лимба, мм; λ— цена деления лимба. Отсюда следует, что увеличение микроскопа Исследование шкалового микроскопа заключается в проверке равенства длины qn шкалы микроскопа величине изображения l’ одного деления лимба. Если окажется, что qn ≠ e’ , то цена деления будет отличаться от расчетной. Допустим, что в одном делении I’ лимба укладывается n — r, укладывающимся в видимом интервале между штрихами лимба r = n – (n - r) – называется реном микроскопа.

Односторонний оптический микрометр Оптические микрометры – являются наиболее точными отсчетными приспособлениями. Применяются в точных и высокоточных оптических теодолитах Т 05, Т 1, Т 2 и т. д. Оптические микрометры могут быть односторонние и двухсторонние. В оптических микрометрах для измерения интервала между младшим штрихом лимба и индексом используются оптические компенсаторы — подвижные детали отсчетного устройства, связан ные со шкалой, по которой опре деляются их смещения. При помощи компенсатора изобра жение штрихов лимба смещается относительно нуль пункта мик роскопа (на величину интервалаxλ) и величина этого сме щения определяется по шкале. В качестве компенсаторов в оптических микрометрах мо гут быть использованы враща ющиеся или качающиеся плоскопараллельные пластинки, подвижные клинья или линзы. Рассмотрим односторонний оптический микрометр с плоскопараллельной пластинкой.

4 3 1 – объектив; 2 – плоскопараллельная пластинка; 3 – неподвижная стеклянная пластина; 4 – биссектор.

Объектив строит изображе ние А', В' и С’ штрихов лимба А, В и С на неподвижной стеклянной пластинке 3 с биссектором 4. Плоскопараллельная пластинка может вращаться вокруг оси DF. Если плоскопараллельную пластинку повернуть на угол а, то луч, идущий вдоль оптической оси объектива 1, составит с нормалью к грани GH угол а и будет смещен параллельно своему первоначальному положению на величину Если предположить, что h = l’, и задаться толщиной d и показателем преломления n плоскопа раллельной пластинки, то можно определить угол поворота а, при котором происходит смещение изображения штрихов лимба на видимую величину одного деле нияl’. В отсчетный микроскоп видны изображения горизонтального и вертикального кругов, биссектор, штрих и шкала микрометра.

Отсчет делается в следующем порядке. Вращением барабана микрометра вводят младший штрих горизонтального или верти кального круга в биссектор. Отсчет по шкале микрометра в данном случае будет определять интервал xλ При расчетах одностороннего микрометра нужно выбрать увеличение и установить объектив так, чтобы величина изображения делений вертикального круга точно равнялась величине делений горизонтального круга. Только в этом случае можно использовать один оптический микрометр для отсчитывания по обоим кругам. Отсчет ГК: 328016’ 23’’ Отсчет ВК: 179036’ 23’’

Кроме того, увеличение объектива должно быть таким, чтобы смещение изображений штрихов лимба на величину одного деления точно соответствовало перемещению шкалы микрометра от ее нулевого штриха до конечного. Увеличение отсчетного микроскопа одностороннего микро метра вычисляется по формуле: Где 3 t– предельная ошибка отсчитывания, сек.

Двухсторонние оптические микрометры Принцип совмещенного отсчитывания позволяет получить отсчет, свободный от эксцентриситета, по одному отсчетному микро скопу. При определении направления Na но двум отсчетным устройст вам определяют интервалы для первого Аа и второго Вb отсчетных устройств. Тогда где А = В ± 1800 При совмещенном отсчитывании с помощью оптической системы рядом со штрихами лимба или их изображениями строят прямое (не зеркальное) изображение штрихов противоположной части лимба.

Пусть L — лимб, L’ — его прямое изображение в масштабе 1: 1, расположенное относительно лимба так, что точки а и Ь совпадают в точке S, а изображение диаметра а 1 b 1 является продол жением диаметров ab. Возьмем диаметр АВ, ближайший к точке S, соответствующий отсчету целых интервалов лимба (градусов или ча стей градусов). Определим отсчет в точке. S. Допустим, что отсчету S на лимбе соответствует направление Na, проходящее через центр лимба с и точку S. Тогда Na = A , а так как Вb = B 1 S, то Na =А Отрезок АВ 1 измеряют при помощи компенсаторов. Для этого ограниченная пунктиром часть изображения переносится в плоскость измерительной шкалы оптического микрометра. Повернем диаметр лимба АВ относительно алидады по ходу часовой стрелки на угол а, тогда точки А и В 1 совместятся с точкой S и окажутся на линии Na. Таким образом получим совмещенный отчет.

Отсчет по двухстороннему микрометру теодолита Т 2 (ТБ 1) Барабанчиком микрометра совмещают штрихи. 57058’ 08’’ = 57050’+8’ 08’’ – можно брать до десятых долей секунды. 570 – младший отсчет 50’ – до противоположного отсчета 570+1800 = 2370 При совмещенном отсчете повороту лимба на угол а соответствует удвоенное линейное смещение, т. е. при совмещении штрихов, расположенных на расстоянии e’, лимб поворачивают на величину λ/2. Поэтому при совмещенном отсчитывании цену деления можно принимать равной половине значения фактической. Увеличение микроскопа может быть вдвое меньше:

4 3 1 2 отсчет по микроскопу 17° 25'27, 0". 1 – окуляр оптического отвеса; 2 кремальера для перестановки лимба, 3 – барабан оптического микрометра, 4 – переключатель кругов