Дослідження похибки зчитування відліку під час геометричного нівелювання коротким променем цифровими нівелірами

Abstract

Одним з сучасних методів спостереження за осіданнями унікальних споруд (фундаментів АЕС, висотних гребель ГЕС, прискорювачів заряджених частинок, радіотелескопів) є високоточне геометричне нівелювання коротким променем цифровим нівеліром. Основою для розробки методики нівелювання є СКП (середня квадратична похибка) відліку. Під час роботи з цифровим нівеліром, на відміну від оптичного, є можливість без суттєвого збільшення трудомісткості вимірювань (практично і часу) визначати відлік на рейку як середнє арифметичне з n-зчитувань рейки. Виконано дослідження залежності величини т,;іІІ/ (середньої квадратичної величини з п зчитувань) від довжини візирного променя D (в діапазоні від 5 до ЗО м), кількості зчитувань відліків я та освітленості рейки Е з метою як встановлення математичної залежності для підрахунку твідл, так і визначення оптимальної величини п. Дослідження полягало у вимірюванні електронним нівеліром еталонних перевищень, які відомі з точністю, що на порядок вища від тієї, яку забезпечує цифровий нівелір. Еталонні перевищення задавалися попередньо перевіреним підйомним механізмом, що використовувався для зміни висоти рейки відносно візирного променя нівеліра і забезпечував точність встановлення зміни висоти рейки т = ±0,003 мм. Похибки за нахил рейки у результатах немає. За результатами експериментальних вимірювань встановлено, що освітленість у діапазоні від 80 до 360 лк (люксів) не впливає на точність автоматичного зчитування відліків. Водночас існує чітка лінійна залежність твіал від D та п, яка для високоточного нівеліра TOPCON DL-501 апроксимується рівнянням твіал(мм) = 0,0014І)(л«)-0,001и + 0,002, а для точного електронного нівеліра Sprinter 150М - рівнянням ттг (мм) = 0,004D(.u) - 0,007и + 0,042 • Аналіз показує, що тгМі для точного нівеліра, на відміну від високоточного, більшою мірою залежить від кількості зчитувань рейки. Одержані залежності дають змогу розробляти оптимальні методики виконання геометричного нівелювання та їх можна використати під час розроблення нормативних документів. Одним из современных методов наблюдения за осадками уникальных сооружений (фундаментов АЭС, высотных плотин ГЭС, ускорителей заряженных частиц, радиотелескопов) является высокоточное геометрическое нивелирование коротким лучом с использованием цифрового нивелира. Основой для разработки методики нивелирования является СКП (средняя квадратическая погрешность) взятия отсчета. При работе с цифровым нивелиром, в отличие от оптического, есть возможность без существенного увеличения трудоемкости измерений (практически и времени) определять отсчет на рейку как среднее арифметическое из n-считываний рейки. Выполнены исследования зависимости величины те1„, (средней квадратичной величины с п считываний) от длины луча D (в диапазоне от 5 до 30 м), количества считываний отсчетов п и освещенности рейки Е (с целью как установление математической зависимости для подсчета m<liön так и определения оптимальной величины п). Исследование заключалось в измерении электронным нивелиром эталонных превышений, которые известны с точностью на порядок выше точности считывания отсчета нивелиром. Эталонные превышения задавались предварительно проверенным подъемным механизмом, который использовался для изменения высоты рейки относительно визирного луча нивелира и обеспечивал точность установки изменения высоты рейки т = ± 0.003 мм. Погрешность за наклон рейки в результатах отсутствует. По результатам экспериментальных измерений установлено, что освещенность в диапазоне от 80 до 360 лк (люксов) не влияет на точность автоматического считывания отсчетов. В то же время существует четкая линейная зависимость тМл от D и п, которая для высокоточного нивелира TOPCON DL-501 аппроксимируется уравнением »?відл (лш) = 0,0014£>(,м) - 0,001и + 0,002 • Для точного электронного нивелира Sprinter 150 М эта зависимость аппроксимируется уравнением <лш) = 0,004£)(,м) - - 0,007 и + 0,042 • Анализ показывает, что т„ідл для точного нивелира, в отличие от высокоточного, в большей степени зависит от количества считываний отсчетов. Полученные зависимости позволяют разрабатывать оптимальные методики выполнения геометрического нивелирования и могут быть использованы при разработке нормативных документов. One of the modern methods of observation for unique buildings’ precipitation (basements of nuclear power stations, high-level dams of hydroelectric power stations, charged particles accelerators, radio telescopes) is a high- precision geometric levelling by means of short beam with the use of digital level. The basis for the levelling method development is the AQE (average quadratic error) of taking a reading. The researches have been performed to define the dependence of value mreading on the length of the beam D (ranging from 5 to 30 m), the number of taking the readings n and the rail E illumination. With the help of the electronic level, the study aimed at measuring the standard exceedings is known to have an accuracy which is much higher than the accuracy of taking the readings by the level. Standard exceedings were given by the lifting mechanism, which had been tested before. This mechanism was used to change the height of the rail relatively to the sighting level beam as the starting point, and it ensured the accurate identification of the rail height changes m = ± 0.003 mm. According to the results, the error of the rail inclination is absent. Based on the results of experimental measurements it has been found out that the illumination in the range from 80 to 360 lx (lux) does not affect the precision of the automatic taking the reading. At the same time there is a clear linear dependence mreading on D and n, which is approximated for the high-precision level TOPCON DL- 501 by the equationтвщл(тт) = 0,0014D(m) - 0,001« + 0,002 • For precise electronic level Sprinter 150M this dependence is approximated by the equation тВІДЯ(тт) = 0,004D(m)- 0,007« + 0,042- The analysis shows that mreadillg for the precise one to a great extent depends on the number of sensing the readings. Obtained dependences allow to develop optimum methodologies of conducting geometry levelling and can be applied in working out normative documents.