Круговые шкалы

Шкалы являются неотъемлемой частью геодезических приборов. Они служат мерами, с которыми сравнивают измеряемые величины.

Шкала представляет собой систему штрихов, нанесенных на какой–либо поверхности и расположенных перпендикулярно к линии шкалы, называемой осевой. В зависимости от формы этой линии шкалы разделяют на:

• линейные;
• криволинейные.

Один из штрихов шкалы принимают за начальный, он располагаться по краям шкалы.

Интервал между смежными штрихами шкалы называют делением, а величину τ, равную разности значений двух смежных штрихов x_i+1 и x_i шкалы, называют ценой деления,

Различают шкалы равномерные и неравномерные. В равномерных шкалах штрихи располагаются на равных расстояниях друг от друга. В геодезических приборах чаще применяют равномерные шкалы. Примером неравномерной шкалы могут служить шкалы вольтметров и амперметров.

Для удобства отсчитывания штрихи шкалы подписывают (оцифровывают) через определенные промежутки. Чаще подписывают штрихи, соответствующие целому числу единиц значений, например, сантиметров, дециметров, градусов, минут и т.д. Еще чаще подписывают лишь штрихи, значения которых кратны 5, 10 и т.д. Подписанные штрихи делают обычно длиннее остальных. Иногда для удобства отсчитывания делают несколько удлиненными и некоторые неподписанные штрихи.

Если при отсчитывании шкалу рассматривают в микроскоп, то штрихи подписывают так, чтобы в поле зрения микроскопа было видно одновременно не менее двух подписанных штрихов. В некоторых особых случаях допускается, чтобы в поле зрения микроскопа был виден лишь один штрих.

Обычно на лимбах, рассматриваемых при отсчитывании в микроскоп, подписывают каждый градус. Направление возрастания отсчетов на лимбах зависит от их целевого назначения и последующих способов обработки угломерной информации.

На лимбах для измерения горизонтальных углов оцифровка сделана по часовой стрелке (Рис. 1, а) по всей окружности. Для вертикальных кругов применяют различные виды оцифровки. Во-первых, оцифровка может быть такой же, как и на горизонтальном круге (Рис. 1, а). Но на лимб наносят и подписывают градусные деления не по всей окружности, а лишь на участках по 60°. Второй вариант – симметричный (Рис. 1, б). Причем оба нулевых штриха принимают за начальные. Третий вариант оцифровки (Рис. 1, в) предусматривает знаки для углов наклона при основном положении вертикального круга: плюс (зрительная труба направлена вверх) и минус (зрительная труба направлена вниз). В высокоточных теодолитах вертикальный круг используется для измерения зенитных расстояний и имеет особенности в оцифровке делений.

Лимбы современных оптических угломерных приборов состоят из:

1. стеклянное кольцо;
2. прижимное кольцо;
3. корпус.

Все современные теодолиты имеют стеклянные угломерные круги, на которых нанесены круговые шкалы – лимбы. Современное оборудование позволяет делить круги с высокой точностью – около 1". Условия, в которых должна находиться делительная машина: располагаться на изолированных фундаментах в отдельных специальных оборудованных помещениях на первом этаже или в подвальной части здания с кондиционированным воздухом.

По мере развития технологии становится возможным изготавливать лимбы более прогрессивными методами: методом прецизионной фотолитографии, методом нанесения штрихов и цифр на лазерном построителе, управляемом ЭВМ. Государственным стандартом для каждого типа теодолита установлена определенная точность деления угломерных кругов. Точность характеризуется полной погрешностью диаметров (под погрешностью диаметров понимают полусумму погрешностей положения штрихов, отстоящих один от другого на 180°).

Действительные значения погрешности диаметров в новых теодолитах не превышают значений, указанных в таблице.
В некоторых случаях погрешности диаметров после установки и закрепления круга в теодолите возрастают. Это может быть следствием деформации круга при закреплении из-за неплоскостности оправы или из-за наличия остаточных внутренних напряжений в стекле, которые вызывают в дальнейшем деформацию круга. Поэтому необходимо исследовать точность разделения кругов нового теодолита, если требуется в дальнейшем выполнять им ответственные и точные работы.

В России освоено нанесение штрихов по лаку методом напыления металла – хрома в вакууме. Внедрение этого метода не только повысило качество штрихов, но и позволило изготавливать угломерные круги с тонкими штрихами (шириной 0,002 мм и менее).

К угломерным кругам предъявляют жесткие требования в отношении чистоты полировки поверхностей, особенно к тем, на которые нанесены штрихи. Например, в зоне штрихов, в пределах участка поля зрения, при увеличении микроскопа 65^х – 70^х допускаются точки диаметром до 0,002 мм – не более трех.