Sección 1: Principio de medición de ángulos horizontales
I. Concepto de ángulo horizontal
El ángulo formado por la proyección perpendicular sobre un plano horizontal de dos rectas direccionales que se cortan en un punto se conoce como ángulo horizontal. Generalmente se representa por β, con un rango de ángulo de 0˚ a 360˚.
Como se muestra en la Figura 3-1, A, O y B son puntos arbitrarios en el terreno. El ángulo horizontal entre las líneas direccionales OA y OB es el ángulo formado por las proyecciones perpendiculares O1A1 y O1B1 de OA y OB en el plano horizontal H. Este ángulo está representado por β.
II. Principio de medición del ángulo horizontal.
Como se muestra en la Figura 3-1, se coloca un círculo graduado horizontalmente a cualquier altura sobre el punto O. El centro del círculo coincide con la plomada que pasa por el punto O. Se establecen dos planos verticales a través de OA y OB respectivamente, y las lecturas intersecados por estos dos planos verticales en el círculo graduado se denotan como a y b. El valor del ángulo horizontal β se puede calcular de la siguiente manera:
Los instrumentos utilizados para medir ángulos horizontales deben tener un disco de nivel que pueda colocarse en posición horizontal, y el centro del disco de nivel debe coincidir con la plomada que pasa por el vértice del ángulo horizontal.
El telescopio del instrumento no sólo gira en el plano horizontal, sino también en el plano vertical. El teodolito está diseñado y fabricado de acuerdo con los requisitos básicos anteriores para la medición de ángulos.
Sección 2: Estructura del teodolito óptico
Los teodolitos ópticos se clasifican en diferentes niveles según su precisión de medición, como DJ 07 DJ 1 DJ 2 DJ 6 y DJ 15 . "DJ" representa la primera letra del pinyin chino para "estudio geodésico" y "teodolito", respectivamente, mientras que los subíndices 07, 1, 2, 6 y 15 indican el nivel de precisión del instrumento, que se expresa como "el estándar desviación del error de observación de dirección a una medición en segundos”.
I. Estructura del teodolito óptico DJ 6
El teodolito óptico DJ 6 consta principalmente de tres partes: el sistema de orientación, el disco de nivel y la base.
1. Sistema de puntería
El sistema de orientación se refiere a la parte situada encima del disco de nivel que puede girar alrededor de su eje. El sistema de orientación se compone principalmente de un eje vertical, un telescopio, un disco vertical, un dispositivo de lectura, un tubo nivelador y un colimador óptico.
(1) Eje vertical: el eje de rotación del sistema de orientación se denomina eje vertical del instrumento. Al ajustar el tornillo de bloqueo y el tornillo de ajuste fino, se puede controlar la rotación del sistema de mira en dirección horizontal.
(2) Telescopio: El telescopio se utiliza para apuntar al objetivo. Además, para facilitar la orientación precisa, la mira de la placa reticular del teodolito es ligeramente diferente de la del nivel. Consulte la Figura 3-3 para obtener más detalles.
El eje de rotación del telescopio se llama eje horizontal. Al ajustar el tornillo de bloqueo y el tornillo de ajuste fino del telescopio, se puede controlar su rotación hacia arriba y hacia abajo.
La línea de visión del telescopio es perpendicular al eje horizontal y el eje horizontal es perpendicular al eje vertical del instrumento. Por lo tanto, cuando el eje vertical del instrumento es vertical, el telescopio gira alrededor del eje horizontal para explorar un plano vertical.
(3) Disco vertical: El disco vertical se utiliza para medir ángulos verticales y se fija en un extremo del eje horizontal y gira con el telescopio.
(4) Dispositivo de lectura: El dispositivo de lectura se utiliza para leer las lecturas del disco de nivel y del disco vertical.
(5) Tubo nivelador: El tubo nivelador del sistema de orientación se utiliza para nivelar el instrumento con precisión. El eje del tubo nivelador es perpendicular al eje vertical del instrumento. Cuando la burbuja del tubo nivelador está centrada, el eje vertical del teodolito es vertical y el disco nivelador está en posición horizontal.
(6) Colimador óptico: El colimador óptico se utiliza para hacer que el centro del disco de nivel coincida con la plomada que pasa por el punto de estación.
2. Disco de nivel
El disco nivelador se utiliza para medir ángulos horizontales. Es un anillo circular fabricado en vidrio óptico con graduaciones marcadas de 0° a 360°. Las graduaciones de grados completos están etiquetadas con anotaciones y los valores de graduación son 1° o 30′, etiquetados en el sentido de las agujas del reloj.
El disco de nivel está separado del sistema de orientación y no gira con el sistema de orientación cuando se mueve. Si es necesario cambiar la posición del disco de nivel, se puede usar la rueda de cambio del disco de nivel en el sistema de mira para mover el disco a la posición deseada.
3. base
La base sirve para soportar todo el instrumento y fijar el teodolito al trípode mediante un tornillo de conexión central. Hay tres tornillos de pie en la base para nivelar el instrumento. Además, hay un casquillo para tornillo de fijación en la base que se utiliza para controlar la conexión entre el sistema de orientación y la base.
II. Dispositivo y métodos de lectura.
Cuando la lectura en el disco de nivel es menor que el valor de graduación, se usa un micrómetro para tomar la lectura. El teodolito óptico DJ 6 suele utilizar un micrómetro vernier.
Como se muestra en la Figura 3-4, hay dos ventanas de lectura visibles a través del microscopio de lectura: la ventana con “Horizontal” o “H” es para leer el disco de nivel, y la ventana con “Vertical” o “V” es para leyendo el disco vertical. Cada ventana de lectura tiene una escala vernier.
La longitud de la escala vernier es igual al ancho de la imagen de 1° en el disco de nivel. La longitud total de la escala vernier representa 1°. La escala vernier se divide en 60 divisiones pequeñas, cada una de las cuales representa 1 ′, que se puede estimar como 0,1 ′ o 6 ″. Cada 10 divisiones pequeñas están marcadas con un número que indica múltiplos de 10′.
Para tomar una lectura, primero ajuste el ocular del microscopio de lectura para enfocar la línea de graduación en la ventana de lectura y asegúrese de que esté clara.
A continuación, lea el valor de grados indicado por la línea de graduación en la escala vernier y, finalmente, lea la parte fraccionaria inferior a 1° en la escala vernier utilizando la línea de graduación como referencia mientras estima el número de segundos.
Como se muestra en la Figura 3-4, la lectura en el disco de nivel es 164°06′36″ y la lectura en el disco vertical es 86°51′36″.
III. Introducción a la estructura del teodolito óptico DJ 2
1. Características del teodolito óptico DJ2
En comparación con el teodolito óptico DJ6, el teodolito óptico DJ2 tiene las siguientes características:
(1) La estructura entre los ejes es estable, el aumento del telescopio es mayor y la sensibilidad del tubo nivelador en el sistema de orientación es mayor.
(2) En el microscopio de lectura de teodolito óptico DJ2, solo se puede ver una imagen del disco nivelado o del disco vertical. Durante la lectura, la imagen del disco que se debe leer se muestra girando la rueda de conversión de imágenes.
(3) El teodolito óptico DJ2 utiliza un dispositivo de lectura contraparalelo, que equivale a obtener el valor promedio de dos lecturas separadas por 180° en el disco, eliminando así la influencia de errores de excentricidad y mejorando la precisión de la lectura.
2. Método de lectura del teodolito óptico DJ2
El dispositivo de lectura contraparaletico refleja las graduaciones en el disco en relación con la línea a 180° de ellas simultáneamente en el microscopio de lectura a través de una serie de prismas y lentes, y aparecen en una línea horizontal por encima y por debajo del punto medio, como se muestra en la Figura 3. -6.
La ventana en la esquina inferior derecha muestra la coincidencia de las líneas de graduación. El número sobre la ventana de lectura en la parte superior derecha es el valor en grados, el número en el pequeño cuadro elevado en el centro es el múltiplo de 10′ y la ventana de lectura en la parte inferior izquierda es para el micrómetro.
La escala micrométrica se divide en 600 pequeñas divisiones, cada división representa 1″. El rango de escala micrométrica es de 10′ y se puede estimar en 0,1″. El número en el lado izquierdo de la ventana de lectura del micrómetro es el valor de los minutos y el número en el lado derecho es el múltiplo de 10”. El método de lectura es el siguiente:
(1) Gire la rueda micrométrica para que las líneas de graduación en la ventana de coincidencia coincidan con precisión, como se muestra en la Figura 3-6b.
(2) Lea el valor de grados en la ventana de lectura.
(3) Lea el múltiplo de 10′ en el pequeño cuadro que sobresale en el centro.
(4) Según la posición de la línea de índice única en la ventana de lectura del micrómetro, lea directamente la parte fraccionaria inferior a 10 ′ y los segundos estimando 0,1 ″.
(5) Sume el valor en grados, el múltiplo de 10′ y la lectura en la escala micrométrica para obtener la lectura del disco. La lectura en la Figura 3-6b es:
65°+5×10′+4′08.2″=65°54′08.2″.
