Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Инструменты для измерения длин

Инструменты для измерения длин

Случаев, когда требуется точное измерение – бесконечное количество. Это может быть процесс производства, возведение строительных конструкций или систем водоснабжения и вентиляции, планирование, сборка и многое другое. К каждому объекту применяются нормы качества и соответствия, что контролируется посредством контрольно-измерительных инструментов.

В наше время их применение давно вышло за пределы строительных площадок и производственных зданий, приобрести специализированный прибор может любой желающий. Далее разберем, какая сфера деятельности требует тот или иной прибор.

Краткое содержимое статьи:

Строительные работы

Каталог измерительных приборов предлагает бесчисленное множество различных вспомогательных устройств для строительства и ремонта.

Крупное строительство и проектирование требует соответствия общепринятым стандартам и нормам, исполнение которых контролируют специально предназначенные органы надзора. Следовательно, при возведении построек необходимо использовать приемы, обеспечивающие выполнение ГОСТов.

Виды измерительных инструментов

Уровень строительный представляет собой полую линейку с встроенной колбой с жидкостью и пузырьком воздуха, по перемещениям которого видно изменение положения линейки относительно земли. Он незаменим при выравнивании плоскостей пола, стен, потолка, а также при разметке.

Нивелир – оптический либо лазерный инструмент, создающий проекцию плоскостей в вертикали или горизонтали. Применяется не только в крупном строительстве, но и в бытовом ремонте, например при обшивке стен гипсокартоном или при выравнивании потолка.

Угломер – прибор из соединенных линеек, измеряющий угол между ними.

Уклономер – тоже линейка, совмещенная с пузырьковым уровнем и датчиками, замеряющими степень наклона. Применяется в строительстве, ремонте, дорожных работах.

Теодолит выглядит как своеобразная увеличительная труба со шкалой, которая показывает угол в градусах, также применяется при строительстве.

Дальномер лазерный – современный аналог старой проверенной рулетке. Функция у него та же самая – измерение расстояния, осуществляется она путем проекции луча, длина которого до отражающего объекта фиксируется прибором.

Наиболее выгодное свойство такого измерителя – дальность до 250 метров и отсутствие необходимости в помощнике, который будет держать ленту.

Склерометр. Измеряет не габариты, а плотность. Его импульсное воздействие позволяет определить прочность железобетонной конструкции путем измерения прибором дальности отскока измерительного бойка от материала.

Курвиметр – некое колесо, закрепленное на рукояти, при его проходе по земле фиксируется расстояние, записываемое электроникой. Пригодится при ландшафтных и дорожных работах.

Чтобы лучше составить впечатление о внешних отличиях таких устройств, можно посмотреть фото измерительного прибора.

Наука и производство

Применение измерительного инструмента необходимо во всех областях. При создании и испытании деталей ошибок быть не должно, это может повлечь очень серьезные последствия. При контроле качества продукции используются различные штангенциркули для замера диаметров, длин, глубин объекта и микрометры – для проверки габаритных размеров.

В покрасочных цехах также необходим такой прибор как толщинометр, путем электромагнитного воздействия, устройство выясняет толщину покрытия до металлического основания.

Проверка условий

К некоторым помещениям как при постройке так и при эксплуатации применяются особые условия, требующие проверки на специальном оборудовании. Специальные организации, проводящие оценку условий работы используют:

  • Люксметр (проверка освещения);
  • Шумометр (уровень звука);
  • Пирометр (температурный режим);
  • Анемометр (вентиляция).

После проверки результаты сравнивают с допустимыми нормами. Определенные службы также применяют детекторы утечек газа, электропроводки, тепловизоры.

Рекомендации

Для получения наиболее точных данных необходимо помнить, что даже самый универсальный мерительный инструмент имеет свои характеристики:

Погрешность рассчитывается в процентах либо в цифровом отклонении, наиболее точны электронные устройства.

Диапазон – предел, который можно охватить применяя данный инструмент, лазерные электронные приборы, как правило, имеют наилучший показатель.

Рабочая температура наиболее важна для устройств с батарейками или аккумулятором для его нормальной работы.

Читайте так же:
Какой окучник для мотоблока лучше

Наиболее точными и удобными являются электронные приборы, оснащенные табло и запоминающим устройством. Однако, если измеритель приобретается для бытового пользования, можно вполне выбрать более простой экономичный вариант, этого вполне хватит.

Как правильно пользоваться штангенциркулем

Штангенциркуль – высокоточный инструмент, используемый для измерения наружных и внутренних линейных размеров, глубин отверстий и пазов, разметки. Свое название этот универсальный прибор получил от линейки-штанги, которая служит основой его конструкции.

  • Определение показаний по нониусу
  • Устройство штангенциркуля
  • Порядок проведения измерений

Определение показаний по нониусу

Для определения показаний штангенциркуля необходимо сложить значения его основной и вспомогательной шкалы.

Как пользоваться штангенциркулем шц-1

  1. Количество целых миллиметров отсчитывается по шкале штанги слева направо. Указателем служит нулевой штрих нониуса.
  2. Для отсчета долей миллиметра необходимо найти тот штрих нониуса, который наиболее точно совпадает с одним из штрихов основной шкалы. После этого нужно умножить порядковый номер найденного штриха нониуса (не считая нулевого) на цену деления его шкалы.

Результат измерения равен сумме двух величин: числа целых миллиметров и долей мм. Если нулевой штрих нониуса точно совпал с одним из штрихов основной шкалы, полученный размер выражается целым числом.

На рисунке выше представлены показания штангенциркуля ШЦ-1. В первом случае они составляют: 3 + 0,3 = 3,3 мм, а во втором — 36 + 0,8 = 36,8 мм.

Нониус с ценой деления 0,05 мм

Шкала прибора с ценой деления 0,05 мм представлена ниже. Для примера приведены два различных показания. Первое составляет 6 мм + 0,45 мм = 6,45 мм, второе — 1 мм + 0,65 мм = 1,65 мм.

Нониус с ценой деления 0,05 мм

Аналогично первому примеру необходимо найти штрихи нониуса и штанги, которые точно совпадают друг с другом. На рисунке они выделены зеленым и черным цветом соответственно.

Устройство механического штангенциркуля

Устройство двустороннего штангенциркуля с глубиномером представлено на рисунке. Пределы измерений этого инструмента составляют 0—150 мм. С его помощью можно измерять как наружные, так и внутренние размеры, глубину отверстий с точностью до 0,05 мм.

Устройство штагенциркуля

Основные элементы

  1. Штанга.
  2. Рамка.
  3. Губки для наружных измерений.
  4. Губки для внутренних измерений.
  5. Линейка глубиномера.
  6. Стопорный винт для фиксации рамки.
  7. Шкала нониуса. Служит для отсчета долей миллиметров.
  8. Шкала штанги.

Губки для внутренних измерений 4 имеют ножевидную форму. Благодаря этому размер отверстия определяется по шкале без дополнительных вычислений. Если губки штангенциркуля ступенчатые, как в устройстве ШЦ-2, то при измерении пазов и отверстий к полученным показаниям необходимо прибавлять их суммарную толщину.

Величина отсчета по нониусу у различных моделей инструмента может отличаться. Так, например, у ШЦ-1 она составляет 0,1 мм, у ШЦ-II 0,05 или 0,1 мм, а точность приборов с величиной отсчета по нониусу 0,02 мм приближается к точности микрометров. Конструктивные отличия в устройстве штангенциркулей могут быть выражены в форме подвижной рамки, пределах измерений, например: 0–125 мм, 0–500 мм, 500–1600 мм, 800–2000 мм и т.д. Точность измерений зависит от различных факторов: величины отсчета по нониусу, навыков работы, исправного состояния инструмента.

Порядок проведения измерений, проверка исправности

Перед работой проверяют техническое состояние штангенциркуля и при необходимости настраивают его. Если прибор имеет перекошенные губки, пользоваться им нельзя. Не допускаются также забоины, коррозия и царапины на рабочих поверхностях. Необходимо, чтобы торцы штанги и линейки-глубиномера при совмещенных губках совпадали. Шкала инструмента должна быть чистой, хорошо читаемой.

  • Губки штангенциркуля плотно с небольшим усилием, без зазоров и перекосов прижимают к детали.
  • Определяя величину наружного диаметра цилиндра (вала, болта и т. д.), следят за тем, чтобы плоскость рамки была перпендикулярна его оси.
  • При измерении цилиндрических отверстий губки штангенциркуля располагают в диаметрально противоположных точках, которые можно найти, ориентируясь по максимальным показаниям шкалы. При этом плоскость рамки должна проходить через ось отверстия, т.е. не допускается измерение по хорде или под углом к оси.
  • Чтобы измерить глубину отверстия, штангу устанавливают у его края перпендикулярно поверхности детали. Линейку глубиномера выдвигают до упора в дно при помощи подвижной рамки.
  • Полученный размер фиксируют стопорным винтом и определяют показания.
Читайте так же:
Как я сделал трубогиб

Работая со штангенциркулем, следят за плавностью хода рамки. Она должна плотно, без покачивания сидеть на штанге, при этом передвигаться без рывков умеренным усилием, которое регулируется стопорным винтом. Необходимо, чтобы при совмещенных губках нулевой штрих нониуса совпадал с нулевым штрихом штанги. В противном случае требуется переустановка нониуса, для чего ослабляют его винты крепления к рамке, совмещают штрихи и вновь закрепляют винты.

Тема: Измерения расстояний

_______ Линейные измерения на местности могут выполняться непосредственно (с помощью мерных приборов) и косвенно (с помощью дальномеров). В качестве мерных приборов используются следующие.

1.1. Стальные мерные ленты со шпильками

1.2. Стальные рулетки различной длины (от 2 до 100 м) в открытом или закрытом корпусе

1.3. Инварные ленты и проволоки (сплав железа и никеля в соотношении 64:36)

1.4. Дальномеры различной точности

_______ Наиболее простым из дальномеров является нитяной . Более сложные – светодальномеры и лазерные . Самым точным считается лазерный дальномер.

_______ Для транспортировки лента наматывается на металлическое кольцо.

_______ Компарирование ленты – это сравнение длины рабочей ленты с длиной эталона. Выполняется на компараторах .

_______ На концах компаратора укрепляются металлические шкалы длиной 150 мм . При компарировании измеряется температура воздуха ( tкомп. ).

2. Подготовка линии местности к измерению

_______ Перед измерением линии конечные точки закрепляются. В конце линии ставится веха. При длине линии более 200 м она предварительно провешивается, то есть в створ линии ставятся дополнительные вехи.

3. Порядок измерения линии лентой

_______ Измерение линии производят два мерщика – передний и задний. У заднего мерщика одна шпилька, а у переднего – 10 .

_______ Задний мерщик выставляет переднего в створ линии и собирает шпильки. Когда у заднего мерщика набирается 10 шпилек, он передает их переднему и записывает передачу.

_______ В результате длина линии вычисляется по формуле:

,

____ где N – количество передач по 10 шпилек;
_______ n – количество шпилек у заднего мерщика, не считая шпильки, которая в земле;
_______ r – остаток.

_______ Линия обязательно измеряется прямо и обратно . При измерении записывается температура воздуха ( tизм. ).

4. Учет поправок при линейных измерениях. Точность измерений

_______ В измеренное значение длины линии вводят поправки :

ΔDk – поправка за компарирование,
ΔDt – поправка за температуру,
ΔDv – поправка за наклон линии.

где D – длина измеренной линии,
___ Δl – поправка за компарирование.

_______ Если поправка положительная , то есть длина ленты больше 20 м , то поправка прибавляется, если отрицательная – отнимается.

α – линейный коэффициент расширения стали ( 12*10 -6 );
поправка за температуру вводится если (tизм. – tкомп.) > 8 o .

_______ Тогда в общем виде:

_______ При измерении длин линий не только мерной лентой, но и другими мерными приборами (рулетками, инварными проволоками) вводятся те же поправки.

_______ Точность измерений линий лентой зависит главным образом от характера местности:

при идеальных условиях – 1/3000 ;
при средних условиях – 1/2000 ;
при неблагоприятных условиях – 1/1000 . Например: точность 1/2000 означает: на 100 м ± 5 см .

Читайте так же:
Ковши своими руками чертежи

5. Определение неприступных расстояний

_______ В некоторых случаях, вследствие каких-либо препятствий, измерить линию продольного хода непосредственно лентой невозможно.

5.1. 1-й случай: (точка В недоступна для линейных измерений). По теореме синусов

_______ Разбиваем на местности ≈ равносторонний треугольник. Измеряем углы: ß1 , ß2 , ß ‘ 1 , ß ‘ 2 и базисы b1 , b 2 . Тогда неприступное расстояние АВ определяется по теореме синусов :

_______ При заданной точности измерения базисов 1:2000 , предельное расхождение между двумя определениями d не должно превышать 1:1000 . За окончательное значение берется среднее из двух определений .

5.2. 2-й случай: разбиваем на местности примерно равнобедренные треугольники ABC, ABC1. По теореме косинусов _______ Этот способ применяется, когда между точками A и В нет взаимной видимости.

Измеряются базисы: a , b , a1 , b1 . Расстояние определяется по теореме косинусов . Расстояние определяется дважды. Расхождение между двумя определениями – 1/1000 . За окончательное значение берется среднее.

6. Оптические дальномеры

_______ Наиболее распространенным типом дальномеров является нитяной .

Здесь p – расстояние между дальномерными нитями;
_____ n – количество делений дальномерной рейки между дальномерными нитями;
_____ p – коэффициент дальномера, который обычно равен 100 ;
_____ n – количество делений дальномерной рейки, видимых в трубу между дальномерными нитями.

_______ Расстояние с помощью нитяного дальномера определяется по формуле:

Лекция Измерительные приборы и измерительные комплексы. Приборы для измерения длин линий

В настоящее время для решения различных геодезических задач применяются следующие измерительные приборы и измерительные комплексы:

— тахеометры номограмные (оптические);

— total station или полноценная станция: электронный тахеометр + приемник GPS ;

— трехмерные наземные лазерные сканеры;

— лазерные (активные) сканеры воздушного базирования;

— пассивные сканеры воздушного бизирования;

— цифровые камеры для аэрофотосъемки;

— различные аксессуары к перечисленным вше приборам.

Все эти приборы можно разделить по различным группам.

1. По функциональному назначению:

— приборы для линейных измерений (длин линий) или дальномеры;

— приборы для угловых измерений (горизонтальных и вертикальных углов) или теодолиты;

— приборы для определения превышений или нивелиры;

— приборы для определения пространственного положения снимаемых точек или тахеометры;

— приборы для съемки поверхности снимаемого объекта или сканеры, лидары и фотокамеры;

— приборы для ориентирования (определения истинных азимутов и дирекционных углов линий) или буссоли и гирокомпасы.

2. По физическим принципам измерительного процесса, заложенного в основу приборов:

4. По физической природе носителей информации:

Самые массовые и самые древние их перечисленных приборов – это приборы для линейных измерений. Эти приборы прошли длительную эволюцию от простейших измерительных приспособлений типа веревок или цепей до современных лазерных дальномеров и светодальномеров.

Такими же массовыми и древними, хотя, наверно, все же моложе чем приборы для линейных измерений, являются приборы для угловых измерений. Эта группа приборов также эволюционировала от самых простейших приспособлений до современных электронных приборов.

2.1 Приборы для измерения длин линий

Все геодезические приборы для измерения длин (вариант 1) в соответствии с принципом, положенным в основу измерения, можно разделить на механические, оптические и приборы, основанные на физических методах определения расстояний.

Механические мерные приборы представляют собой линейные меры различной длины, изготавливаемые чаще всего из металла или фибергласса (стеклопластика) с капроновым кордом в виде лент, рулеток, проволок и т.п., служащие для непосредственного измерения длины линии путем последовательного отложения длины мерного прибора в створе измеряемой линии. Результаты измерения получают суммированием количества отложений в принятых единицах измерений.

Измерения производят либо по поверхности земли, либо подвешивая мерный прибор на небольшой высоте (1.0–1.5 м) на специальных штативах. В обоих случаях вместо прямой – кратчайшего расстояния между конечными точками – измеряют некоторую ломанную линию. Поэтому для получения горизонтального проложения измеряют углы наклона линии или отдельных ее частей.

Читайте так же:
Виды отжига 2 рода

Одним из наиболее простых по устройству мерных приборов является землемерная лента, предназначенная для измерения длин с невысокой точностью, характеризующейся относительной погрешностью порядка 1:1000 – 1:2000. В настоящее время землемерные ленты практически не используются.

Рулетки являются достаточно употребительным в геодезии мерным прибором. В Украине в основном используются рулетки российского и зарубежного производства.

Российские рулетки выпускают со шкалами номинальной длины: 1, 2, 3, 5, 10, 20, 30, 50 и 100 метров. Рабочая поверхность рулетки называется полотном или лентой. Российские рулетки изготавливают с лентами из нержавеющей стали (условное обозначение Н) и углеродистой стали (условное обозначение У) с защитным антикоррозионным покрытием: лаковым, эмалевым, полимерным.

В зависимости от положения начала шкалы на измерительной ленте рулетки выпускаются в двух исполнениях:

– начало шкалы сдвинуто от торца измерительной ленты не менее чем на 150 мм;

– начало шкалы совпадает с торцом измерительной ленты.

Шкалы рулеток наносят с миллиметровыми, сантиметровыми, дециметровыми и метровыми интервалами.

По точности нанесения шкал рулетки изготавливаются двух классов: 3-го и 2-го класса.

Полный средний ресурс для рулеток из нержавеющей стали составляет 2000 циклов измерений, для рулеток из углеродистой стали – 1500 циклов измерений. Под одним циклом понимается развертывание рулетки, вытягивание ее на полную длину, натяжение, отсчет, свертывание ленты.

Рулетки в зависимости от класса точности и материала изготовления обеспечивают производство линейных измерений с относительными погрешностями от 1:2000 до 1:20000.

При измерениях повышенной точности необходимы тщательное компарирование рулетки, измерение и учет температуры, а также постоянство натяжения ленты.

Зарубежные фирмы выпускают рулетки, в которых используются ленты следующих видов:

– стальная лента с делениями, нанесенными методом травления;

– стальная крашенная лента;

– стальная крашенная лента с полиамидным покрытием;

– лента из нержавеющей стали с делениями, нанесенными методом травления;

– фиберглассовая лента с капроновым кордом.

Наиболее долговечными являются ленты, изготовленные из нержавеющей стали, и ленты имеющие полиамидное покрытие. Полиамид – прозрачный пластик, который надежно защищает металлические ленты от воздействия влаги и трения. Рулетки с такими лентами не ржавеют, разметка на них не стирается.

Рулетки с учетом их технических характеристик, рекомендуется использовать для различных геодезических работ: измерение линий, разбивочные работы, поэтажное распространение отметок, исполнительные съемки, различные обмеры габаритов конструкций и др.

Достоинства рулеток: компактность, малый вес, простота устройства и эксплуатации при сравнительно высокой точности измерений, особенно коротких линий.

Недостатки – большая трудоемкость при измерении отдельных линий, необходимость расчистки трассы, вешения, измерения углов наклона отдельных участков линий и т.п.

Мерные проволоки предназначены для высокоточных линейных измерений. Наиболее известными приборами этого типа являются базисные приборы с инварными проволоками, которые обеспечивают точность линейных измерений с относительной погрешностью порядка 1:1000000. В настоящее время в связи с появлением электронных измерительных приборов, обеспечивающих практически такую же точность измерений, проволоки в геодезии практически не используются.

При выполнении работ в труднодоступных районах – в таёжной заболоченной местности, в горах, в городских условиях – единственно возможным средством для измерения расстояний являются дальномеры. Дальномеры подразделяют на оптические и электронные.

Оптический дальномер представляет собой оптико-механическое устройство, принцип действия которого основан на решении параллактического треугольника, образуемого базой и параллактическим углом (рис. 5.5)

Читайте так же:
Как правильно подсоединить трехфазный двигатель

Рис. 5.5. – Определение расстояния их параллактического треугольника

Из параллактического треугольника искомое расстояние :будет равно

Одну из величин ( или ) принимают постоянной, другую измеряемой. В зависимости от того, что известно, различают оптические дальномеры с переменной (измеряемой) базой и постоянным углом или с постоянной базой и переменным (измеряемым) углом .

Конструктивно оптические дальномеры могут быть выполнены в виде насадки на зрительную трубу, самостоятельного прибора, встроенного узла или в виде одного из элементов зрительной трубы. В настоящее время из оптических дальномеров в основном используется нитяной дальномер с постоянным углом .

Это наиболее простой дальномер с постоянным параллактическим углом. Нитяной дальномер имеется в зрительных трубах большинства геодезических приборов, как теодолитов, так и нивелиров. Он содержит стеклянную пластинку с нанесенными на ней двумя горизонтальными нитями, расположенными на определенном расстоянии друг от друга. Пластинка помещается в окулярной части зрительной трубы геодезического инструмента.

При измерении отсчет берут по вертикальной рейке по крайним нитям сетки, а затем вычисляют расстояние:

где – коэффициент дальномера;

– разность отсчетов по рейке;

Точность измерения расстояния нитяным дальномером характеризуется относительной погрешностью 1/300 – 1/400 и в основном зависит от ошибки отсчета по рейке. Измеряемые расстояния могут быть до 200–300 м.

В основе электронных дальномеров лежит физический принцип измерения расстояний, основанный на том факте, что электромагнитные волны имеют постоянную скорость распространения, значение которой известно с достаточно большой степенью точности. Тогда, если каким-то образом измерить время прохождения электромагнитного сигнала от начальной точки измеряемой линии к ее конечной точке и обратно (рис. 5.6), то

Рис. 5.6 – Электромагнитный принцип измерения расстояний

расстояние между этими двумя точками, при известном значение скорости распространения электромагнитных волн в измеряемой среде, может быть определено как

где – скорость распространения электромагнитных волн в измеряемой среде; эта скорость связана со скоростью распространения электромагнитных волн в вакууме соотношением

где – скорость распространения электромагнитных волн в вакууме, равная 299792458 м/с;

– показатель преломления среды, зависящий от длины волны излучения, температуры, давления и влажности окружающего воздуха.

В геодезии, как известно, длины линий требуется измерять с очень высокой точностью, вплоть до 1 мм или 0,001 м . Попробуем оценить с какой точностью должен быть тогда измерен промежуток времени, чтобы получить такую точность измерения длины линии. Эта оценка может быть получена из выражения (5.7), если его представить в дифференциальном виде, т.е.

Отсюда следует, что

Подставив в (5.10) вместо значение скорости равное 299792458 м/с, т.е. считая , и принимая , получим или (пикосекунд).

Это очень высокая точность определения промежутков времени. Для того, чтобы можно было определять промежутки времени с такой точностью, необходимо чтобы частота шины, на которой бы работала электронная аппаратура, была бы по крайней мере не менее (один терагерц – 10 12 герц), а то и на один–два порядка больше. Современная же электронная аппаратура, используемая в телекоммуникации и радиолокации, имеет дело с частотами максимум (100 гигагерц или 10 11 герц) [3]. Для сравнения в современных персональных компьютерах используются частоты порядка 1-5 ГГц (10 9 герц).

Все сказанное означает, что непосредственно измерить столь малый промежуток времени не представляется возможным. Поэтому в электронных дальномерах, предназначенных для точных измерений, используются косвенные методы определения промежутков времени. В тех же случаях, когда высокая точность не требуется, могут использоваться прямые методы измерения промежутков времени.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector