Нивелир это прибор служащий для измерения чего

Среди базовых критериев оценки качества строительной работы можно отметить корректность в расположении плоскостей и наклонов. Даже качество материалов и способы крепления не всегда гарантируют достаточный запас надежности и прочности объекта, если изначально было неправильно рассчитано положение элемента или конструкции. Чтобы исключить подобные огрехи, специалисты используют нивелиры. С помощью этого инструмента строитель может определить расстояние, выполнить корректную разметку, вычислить правильный угол наклона и т. д. Для понимания, что такое нивелир и как им пользоваться, следует ознакомиться с его устройством, принципом работы и разновидностями. Сегодня этот прибор является обязательным в арсенале не только профессиональных инженеров и монтажников, но зачастую и в хозяйстве рядовых граждан, которые самостоятельно выполняют ремонтные операции или работы на земле.

Что представляет собой нивелир?

Если строго подходить к позиционированию данного инструмента, то он, скорее, будет принадлежать к сфере геодезии. Но, поскольку сегодня измерительные задачи востребованы в огромном спектре разных областей, целесообразно рассматривать в более широком ключе понятие того, что такое нивелир. Определение может быть следующим – это прибор, предназначенный для определения разностей в высотах между несколькими крупными и мелкими клетками на поверхности по отношению к условному уровню. С конструкционной точки зрения большинство устройств этого типа предполагают наличие двух основных элементов – ригельной трубы при уровне и компенсатора наклона. Для корректировки трубы в конструкции предусмотрен и элевационный винт. С его помощью специалист выравнивает положение обзора по горизонтали. Простейшие цилиндрические модели обычно имеют компактные размеры, что делает их удобным средством проведения измерений.

Назначение нивелира

Хотя первостепенную роль нивелир играет в работе геодезистов, спектр вариантов его использования выходит далеко за рамки не только проектирования, но и строительства в целом. Впрочем, для начала стоит определиться с тем, что такое нивелир в строительстве? Его начинают использовать с начального этапа исследования площади под сооружение объекта. Далее проводится разметка для фундамента, несущих стен, прокладки коммуникационных систем и т. д.

В руках обычных пользователей нивелир поможет и в процессе выполнения отделочных работ, где точность важна уже с эстетической точки зрения. Если же говорить о том, что такое нивелир в других областях, то на первый план выйдет мебельное производство и другие виды промышленности, где важен точный расчет сборки деталей и конструкций.

Отличие от уровня

Уровень и нивелир в понимании большинства обывателей являются идентичным инструментом. Более того, даже строители подчас называют этими терминами один и тот же прибор. Грубой ошибки в этом нет, так как, действительно, эти инструменты работают по схожим принципам и решают примерно одинаковые задачи. И все же для более ясного представления об этих приспособлениях следует определиться, чем отличается уровень?

Нивелир, к примеру, это прибор, который способен работать с одной точкой опоры, вращаясь по всей остальной окружности. В свою очередь, действие уровня распространяется лишь на две точки, между которыми и прокладывается нужная горизонталь. Опять же, строгого разграничения в этих устройствах проводить не стоит, поскольку они оба могут быть задействованы при решении аналогичных задач, но при работе на разных по масштабу и сложности объектах.

Оптические нивелиры

Такие модели нивелиров снабжаются объективами, в которых линзы имеют большой потенциал увеличения, а также шкалой с делениями по градусам. Их часто применяют в замерах высотных перепадов и наклонов на открытой площади. На вопрос о том, что такое оптический нивелир по своему устройству, однозначный ответ дать сложно, так как существует несколько конструкций данного типа. Как правило, разделяют две категории – точные и высокоточные. В первую входит нивелир технический, который имеет трубу с прямым изображением. И наоборот, высокоточные устройства отличаются возможностью обеспечения и обратной «картинки», что и позволяет им выдавать лучшие результаты измерений. Независимо от внутреннего устройства оптические модели имеют металлический корпус, надежную защиту от механических повреждений, а также изоляцию от частиц пыли, воды и других инородных тел.

Лазерные нивелиры

Работа таких приборов основана на возможности проецирования луча. Исходя из положения последнего, строители быстро и точно определяют высоту и составляют разметку. Для более полного представления о том, что такое лазерный нивелир, следует отметить его отличия от оптических аналогов. Главная разница заключается в отсутствии зрительной трубы, благодаря чему упрощается настройка прибора. Собственно, легкость в работе с такими моделями и сделала их самым популярным видом нивелиров среди неспециалистов. Разметка без труда наносится на потолки и стены, причем с одинаковой точностью как в помещениях, так и снаружи. Именно такие устройства показывают наибольшую эффективность при работе с отделкой – например, в оклейке обоев, укладке плитки и в других операциях. Обычно лазерные приборы имеют два лучевых направления: по вертикали и горизонтали. Также встречаются устройства, которые проецируют отвесную и наклонную линии.

Ручные и автоматические модели

Данная классификация базируется на типе выравнивания устройств – он может быть автоматическим или ручным. Итак, для начала следует разобраться с вопросом: автоматический нивелир – что это такое? Фото ниже демонстрирует пример такой модели. Этот вариант еще называется самовыравнивающимся, так как он определяет оптимальное положение штатива независимо от характеристик поверхности, на которой установлен прибор.

Ручные модели в этом смысле менее удобны, так как их должен корректировать сам пользователь. Для упрощения задачи специалисты рекомендуют приобретать электронные модификации с наличием компенсаторов. Но важно учитывать, что и стоимость таких версий выше, чем обычных нивелиров. Для работы в помещении их технические достоинства могут быть излишними, однако на открытом грунте все же рекомендуются именно такие уровни.

Правила эксплуатации

Наибольшие затруднения вызывают оптические устройства, а с лазерными аналогами может справиться даже новичок в строительстве. Начинается работа с настройки прибора. Он должен четко показывать изображение, на котором можно различить мельчайшие детали. Для понимания тонкостей при выполнении настройки необходимо вспомнить, что такое нивелир и как он устроен. В оснащении он имеет оптическую трубу, окуляр и элементы регулировки – ими и следует направлять прибор на рабочую зону. Главное, чтобы шкала, которую можно видеть в трубе, была четко различима. Когда нивелир будет правильно установлен и четко настроен, необходимо навести его на шкалу рабочей рейки. Отметку, где пересекаются линии в окуляре и на рейке, в данном случае следует фиксировать на глаз и заносить в журнал. На основе этих сведений можно принять решение о том, требуется ли выравнивание почвы на данном участке.

Как проверить инструмент на точность?

Любое измерительное оборудование периодически нуждается в проверке на погрешности. К нивелирам это особенно относится, так как условия их эксплуатации нередко связаны с различными воздействиями механического характера. Для поддержания достоверности показаний прибора необходимо иметь представление о том, что такое поверка нивелира на точность? Это процедуру следует проводить на участке земли с твердым основанием, который огорожен стенами на противоположных сторонах. Сначала штатив устанавливается возле одной из этих стен. Отсюда устанавливается первая точка на заданной оси. Далее прибор разворачивается на вторую стену и задается вторая точка с поворотом на 180 градусов. Затем нивелир переставляется ко второй стене и выполняются аналогичные измерения – прибор нацеливается лучом на вторую отмеченную точку. В итоге разница в измерениях между первой и третьей точками и будет погрешностью. К слову, допустимый параметр отклонения находится в пределах 3 мм.

Заключение

Нивелир, как средство измерений в проектировании и строительстве, появился довольно давно и за все время существования пережил немало конструкционных модернизаций. Более того, именно в последние годы изготавливают больше всего версий этого прибора, среди которых и цифровые модели, предназначенные для профессиональных нужд. Кстати, по мере усложнения своей конструкции строительный нивелир становится доступнее для обычных пользователей. Это подтверждает своим примером лазерный прибор, с которым может справиться один неспециалист без сторонней помощи. Впрочем, усложнение технической части и повышение функциональности обуславливают и широкое разнообразие моделей. Так или иначе, отталкиваться в выборе нивелира следует из стоящих перед ним задач. Например, для работы в помещении при отделке целесообразно использовать обычный уровень, но если нужно задействовать прибор на неровном участке большой площади, то желательно остановить выбор на одной из современных лазерных версий.

Одними из самых известных и популярных в своей области, простых в обращении и точных геодезических приборов считаются оптические нивелиры. Основной принцип, задействованный в конструкциях вообще всех видов нивелиров, заключается в передаче на расстояние горизонтального луча, необходимого для его практического применения. Этот принцип применяется через осуществление взаимосвязи геометрических условий и оптической системы в конструкции прибора. По всей видимости, и способ измерений с применением этого инструмента получил его наименование, а именно геометрическое нивелирование.

Оптические нивелиры позволяют нам:

• измерять превышение между точками относительно горизонтального луча, проходящего через визирную ось трубы;
• определять отклонение от горизонтального луча измеряемых плоскостей и всевозможных поверхностей;
• устанавливать высотные отметки точек относительно отсчетной системы координат (абсолютной, условной).

Классификация оптических нивелиров

В современном приборостроении и геодезии соответственно выпускаются и применяются оптические нивелиры, которые можно позволить классифицировать на два вида:

• оптико-механические;
• оптико-электронные, еще их называют цифровыми.

И в тех и других устройствах существующие системы наблюдения и ориентирования имеют одинаковую связь между оптикой и геометрией. Ориентирование обеспечивается через визирную ось относительно отвесной линии. Наблюдение осуществляется через зрительную трубу и механизм наведения. А вот отличие между ними заключается в отсчетных системах соответственно визуальной и электронной.

Оптические нивелиры также различают по степени точности. Среди них можно выделить:

• высокоточные;
• точные;
• технической точности.

В соответствии с государственными стандартами к высокоточной группе относятся приборы со среднеквадратической погрешностью не более 0,5мм при проведении одного километра двойного хода. К ним относятся ранее изготовленные оптико-механические нивелиры Ni-002 (Цейс), Н-0,5 и современные цифровые, например SDL-1X (SOKKIA).

К точным нивелирам относятся инструменты со среднеквадратической погрешностью (СКП) до 3-х мм и наименованиями Н-3, Н-3К и многие современные марки ведущих иностранных производителей.

Технической точности считаются инструменты со среднеквадратической ошибкой не более десяти миллиметров, например, такой, как Н-10КЛ.

Еще, все производимые сегодня оптические нивелиры в зависимости от приведения визирного луча к горизонтали можно разделить на два вида:

• с цилиндрическим установочным уровнем визирной оси, которая выводится в горизонтальное положение так называемым элевационным винтом, соединенным с уровнем (Н-3);
• с самоустанавливающимся визирным лучом при помощи компенсаторов, автоматически выставляющих его в горизонтальную плоскость (Н-3К).

Все современные приборы сейчас изготавливаются большей частью с компенсаторами, позволяющими увеличивать производительность труда полевых работ.

Устройство оптического нивелира

Классическое устройство нивелира можно показать на такой широко используемой марке приборов как Н-3. В его составе необходимо выделить основные узлы, показанные на рисунке.

Рис. 1. Устройство.

На рисунке можно увидеть следующие детали и узлы оптического нивелира:

• зрительная труба, предназначенная для наведения на рейку (1);
• окуляр, часть оптической системы, предназначенная для наблюдения (2);
• объектив, часть оптической системы, предназначенная для получения увеличенного изображения объектов (3);
• трегер или другими словами подставка для размещения в нем самого прибора (4);
• подъемные винты, служащие приведению инструмента в рабочее состояние, совпадающее с отвесной линией (5);
• пластина, нижняя часть подставки, предающая жесткости всей ее конструкции и устойчивости подъемных винтов (6);
• закрепительный винт прибора, предназначенный для фиксации зрительной трубы после грубого наведения на рейку (7);
• цилиндрический уровень, соединенный с трубой и служащий для установления визирного луча в горизонтальное положение (8).
• место установки юстировочных винтов, предназначенных для исправления положения цилиндрического уровня (9);
• визир, расположенная сверху трубы деталь для ориентировочного наведения на рейку (10);
• фокусировка (кремальера), предназначенный для фокусирования (придания резкости изображению) механизм, (11);
• наводящий (микрометренный) винт, служащий точному наведению зрительной трубы на рейку (12);
• круглый уровень, показывающий положение прибора относительно отвесной линии (13);
• юстировочные винты круглого уровня, для исправления положения уровня (14);
• элевационный винт, выводящий цилиндрический уровень на середину и связывающий его с визирным лучом (15).

Основные геометрические условия

Для работоспособности оптического нивелира требуется соблюдение геометрических условий, предусмотренных конструкцией самого прибора. Геометрическая схема прибора, в упрощенном виде представлена на приведенном ниже рисунке.

Рис.2. Геометрическая схема.

Элементы геометрической схемы представляют совокупность невидимых вертикальных и горизонтальных линий основных узлов и деталей инструмента:

• (N – N) – вертикальная линия, представляющая ось круглого уровня;
• (V – V) – линия, изображающая вертикальную ось вращения прибора;
• (Z – Z) – визирный луч, проходящий через центр окуляра и объектива;
• (L – L) – горизонтальная ось цилиндрического уровня;
• (K – K) — вертикальная ось автоматического компенсатора.

Основные детали и конструкции оптических нивелиров геометрически связаны между собой и их элементами (осями). Все конструктивные геометрические условия приборов проверяются во время проведения поверок нивелира. К ним относятся:

• поверка круглого уровня, ее условие состоит в параллельности оси круглого уровня и невидимой оси вращения прибора;
• поверка сетки нитей, ее условие состоит в вертикальности оси сетки нитей;
• поверка по определению угла і, суть которой заключается в параллельности визирного луча и горизонтальной оси цилиндрического установочного уровня;
• поверка компенсатора, ее условие состоит в горизонтальности визирного луча.

Дополнительные принадлежности

Для проведения измерений с помощью оптических нивелиров используются дополнительные принадлежности:

Штативы необходимы для установки и жесткого крепления конструкции прибора, приведение его в рабочее положение и собственно выполнение измерений. Нивелирные штативы бывают деревянные, фиберглассовые, алюминиевые и обычно они легкие по весу и с меньшими головками крепления.

Рейки могут быть различной длины, изготовлены из разного материала с разграфленной шкалой на их поверхностях. В обозначения нивелирных реек, например РН-3-3000СП, входят:

• сокращенное наименование (РН – рейка нивелирная);
• первая цифра (3), означающая точность измерений в мм;
• второе число (3000) означает длину в мм;
• СП – сокращение означающее: складную конструкцию и прямое изображение.

Существуют различные виды реек:

• деревянные складные двухсторонние;
• алюминиевые выдвижные, с накладным круглым уровнем ;
• инварные, повышенной точности.

Длина реек колеблется в пределах от одного до пяти метров. Деления на них бывают миллиметровые с одной стороны и сантиметровые Е-образные с другой или с обеих сторон сантиметровыми одновременно, но с чередованием цвета (красная, черная). Они могут быть штриховыми и с инварной проволокой для цифровых нивелиров. Вся градуировка на рейках, нанесенная краской, перед вводом ее в эксплуатацию должна быть исследована и соответствовать требованиям предельных отклонений метрового отрезка и длин делений шкал.

Геодезисты и другие специалисты строительного дела часто для работы используют нивелиры. Что это такое и как работает? Так называется специальный прибор, который используется при проведении крупных масштабных измерений на открытой местности, при выполнении ремонтных работ или возведении сложных объектов.

Определение и классификация

Нивелир — это измерительный прибор, с помощью которого вычисляется разница в уровнях расположения точек в пространстве по отношению к условно заданной поверхности. Их часто применяют топографы или геодезисты при исследовании рельефа, а также строители, когда нужно при возведении или ремонте объектов строго соблюдать определенные параметры.

Данные приборы нужны везде, где нужно идеально выровнять поверхность по вертикали или горизонтали или же придать определенному предмету или строению тот или иной уровень уклона.

Они классифицируются по двум признакам: принципам своей работы и точности измерения.

По точности снятия параметров существует три группы приборов:

• высокоточные — допускается квадратичная ошибка при измерениях на квадратный метр двойного хода в размере 0,2−0,5 мм;
• точные — допустимая квадратичная ошибка составляет 0,5−1 мм на квадратный метр двойного хода соответственно;
• технические — показатель ошибки составляет 2−10 мм соответственно.

Чтобы выполнить элементарную разметку местности и определить перепады рельефа, а также его привязку к нужным точкам, можно использовать простые приборы технического типа. А вот более точные устройства потребуются для определения параметров на всех этапах строительных работ.

Что касается классификации нивелиров по принципу работы, то они бывают такими:

• Геометрические. Такие устройства излучают визирующий луч и приводят его в горизонтальное положение. С их помощью устанавливается разница в положении точек на той или иной местности. Данные точки нужно отмечать с помощью специальных реек. Геометрическое нивелирование бывает простым или сложным. В первом случае оно проводится из одной точки, во втором — из нескольких, которые поступательно меняются;
• Тригонометрические. По-другому их еще называют теодолитами, и используются они для установления между отметками превышений посредством наклонного луча. Между прибором и контрольной точкой измеряют угол наклона и расстояние, а потом, согласно формуле, определяется нужная величина. Это достаточно сложно, на больших расстояниях или пересеченных поверхностях результат может быть неточным;
• Гидростатические. Данные устройства состоят из двух сосудов с жидкостью, соединенных друг с другом. По уровню жидкости и определяется разница высот в различных точках. Полные сосуды соединяются друг с другом посредством рукава и шланга и ставятся в контрольных точках. Величина превышения одной точки над другой определяется по разнице между высотой столба жидкости в каждом из сосудов. Такой способ хоть и высокоточный, но ограничивается расстоянием длины шланга или рукава;
• Оптико-механические. С помощью таких устройств параметры точек определяются посредством светового луча и реек, размеченных специальным способом. Приборы имеют оптическую трубу для наблюдений, а также приспособление для выравнивания строго горизонтально. Но чтобы проводить с их помощью измерения, нужно обладать рядом специализированных навыков и знаний;
• Лазерные. Это высокоточные приборы, в которых посредством лазера на поверхность проецируется узконаправленный луч. Они очень просты в применении, с их помощью можно работать не только с точками, но еще и с плоскостями;
• Цифровые. Нивелиры оптического или лазерного типа, отображающие информацию в цифровом виде, способны ее запоминать, а в некоторых случаях даже частично анализировать. Эти устройства точные, ими можно управлять одному человеку, но они отличаются высокой стоимостью и чувствительностью к повреждениям механического типа.

Существуют и особые способы нивелирования, они проводятся с помощью таких приборов, как:

• радиолокаторы;
• барометры;
• эхолокаторы;
• стереоскопы и т. д.

Однако все эти методы почти не используются для бытовых нужд.

Подробные характеристики

Среди новичков и профессионалов больше всего популярны нивелиры оптического, лазерного или цифрового типа. Ниже они будут рассмотрены более подробно.

Описание оптико-механических устройств

До недавнего времени такие приборы считались наиболее используемыми во всех сферах, где они были нужны. Они отличаются доступной ценой, с их помощью измерения производятся с максимальной точностью, также они надежно показывают себя в применении независимо от условий.

Ключевой элемент подобного прибора — это зрительная труба с увеличением в 20−34 раза. Она стоит на трегере, высоту можно регулировать. Также на устройстве имеется цилиндрический уровень, предназначенный для горизонтального выравнивания, а еще элевационный винт — чтобы было легче ориентироваться в пространстве.

Перед началом работ нивелир нужно поставить на штатив, а затем строго выровнять горизонтально с помощью подъемных винтов. Определить данное положение можно посредством встроенного пузырькового уровня. Затем с помощью визира труба наводится на поставленную рейку, а потом вращением окулярного кольца настраивается на резкость.

Точная фиксация на рейку выполняется за счет наводящего и фокусировочного винтов, все показания будут сняты и записаны, после чего можно приступать ко второй точке.

Лазерные приборы, их применение и виды

Лазерные нивелиры в последнее время стали пользоваться большой популярностью и уверенно отодвигают старые оптические приборы на второй план. По сравнению с ними они обладают такими преимуществами, как:

• удобство и простота применения;
• компактный размер;
• универсальность.

С помощью современных лазерных устройств можно не только в традиционной форме точно выполнить измерения, но также одновременно по нескольким плоскостям выстроить идеально прямые линии. В основе работы данного устройства лежит поток света. Он фокусируется на местности как четкая линия или яркая точка с помощью системы линз. А свет излучается посредством специального светодиода, находящегося в пластиковом корпусе вместе с линзами. Корпус помогает защитить систему от ударов, повреждений и загрязнений, а еще в нем находится вмонтированный уровень, с помощью которого устройства выравниваются горизонтально.

Работать с такими приборами очень легко и просто. Лазер ставят на ровную поверхность или же штатив и выравнивают. С помощью направленного луча на поверхности отмечается точка или линия, которая нужна для работы. При геодезической работе на открытых участках лучи направляют на рейки, а данные фиксируются в журнале. Лазерные приборы больше предназначены для внутренних строительных или ремонтных работ, поскольку при ярком свете и на большом расстоянии луч может потерять яркость и будет плохо виден. Помимо этого, «рабочая» дальность, как правило, не превышает 30 метров.

В числе других недостатков лазерных приборов — высокая стоимость, а также зависимость от электропитания, без которого они долго не смогут проработать.

Лазерные нивелиры подразделяются на проекционные и ротационные.

Проекционные приборы

Такие устройства способны строить плоскость посредством призмы. Сектор построения составляет от 120 и в некоторых случаях до 180 градусов. Лазерный луч попадает на призму и рассеивается. Без специального детектора дальность построения равна 10−50 метрам, а точность — около 0,3 мм/м. Каждый метр дистанции от устройства до стены может создавать ошибку линии вверх-вниз на указанную величину.

Проекционные нивелиры, в свою очередь, бывают точечными, линейными или комбинированными. Точечные строят от 3 до 5 разнонаправленных точек, линейные способны проецировать линии как по вертикали, так и по горизонтали, а комбинированные могут рисовать как точки, так и линии.

Нивелиры ротационного типа

В этом случае плоскость строится за счет вращения лазерного луча. Вращение происходит с регулируемой частотой до 600 оборов в минуту, в итоге вокруг устройства появляется замкнутая линия. Для получения вертикальной плоскости его нужно повернуть на 90 градусов.

Данные нивелиры подходят для работы на больших расстояниях. И если проекционные устройства при наличии приемника излучения имеют дальность до 100 метров, то у ротационных данный показатель будет выше. С их помощью можно работать в больших помещениях или на улице, но и стоимость их, по сравнению с проекционными, выше.

А еще они работают не только в ротационном режиме. Отдельные модели могут в ограниченном секторе строить линии или проецировать точки. Работа облегчается благодаря наличию дистанционного направления, если вы находитесь на расстоянии от прибора.

Цифровые нивелиры

Под цифровыми нивелирами понимают устройства оптического или лазерного типа, дополнительно оснащенные высокотехнологической электроникой. При получении сигнала они автоматически отражают требуемые показатели.

Сначала нивелир устанавливают в нужном месте и в правильном положении, затем он наводится на установленную штрих-кодовую рейку. Далее, снимается отчет путем нажатия кнопки. Все полученные сведения тут же отобразятся на мониторе, а некоторые модели позволяют на месте произвести требуемые для работы расчеты. Вся информация может сохраняться в памяти прибора и переноситься на другой носитель.

Такой вариант для работы идеален, но его стоимость слишком высока. Такие нивелиры применяются преимущественно на крупных и сложных объектах, в частности, при возведении дамб, мостов, тоннелей и т. д.

Выше вы узнали, что представляют собой нивелиры, и какими они бывают. Но прежде чем приступить к работе с данными устройствами, нужно тщательно ознакомиться с их инструкциями и строго соблюдать все приведенные там рекомендации. Помните, что точные данные можно получить лишь при правильном применении данного прибора.