Este artículo está dedicado a los instrumentos que miden un parámetro como la altura. Sin embargo, antes de comenzar a describir la herramienta en sí, averigüemos qué es este indicador.
Concepto de altura
El parámetro mencionado es un valor relativo, es decir, este valor siempre se determina en relación con algo. La mayoría de las veces se mide en relación con el nivel del mar, lo que significa que se toma como punto de referencia la línea de la superficie del mar.
Un sistema de este tipo recuerda a la determinación del grado de agua en grados Celsius, cuando el punto de referencia es la temperatura a la que el agua pasa de líquido a sólido y viceversa. Lo mismo ocurre con la medición de la altura, se considera un valor positivo sobre el nivel del mar y un valor negativo por debajo. En casos especiales se puede elegir cualquier otra superficie como punto de referencia. Por ejemplo, nadie medirá la altura de una casa respecto al nivel del mar; aquí el punto de partida es donde se construye el edificio. Todos los casos especiales se miden según el mismo principio: la altura de un árbol, un edificio, etc. Pero se mide la altura de una montaña o de cualquier punto, así como la de un objeto que vuela en la atmósfera (avión, helicóptero, etc.). en relación con el nivel del mar. El lector puede preguntarse: “¿Cuál es el instrumento habitual que se utiliza para medir altura relativa? Encontrarás la respuesta a esta pregunta si lees el artículo hasta el final.
Dispositivo para medir la altura relativa: historia de desarrollo y tipos principales.
Desde la antigüedad, la gente utilizaba una herramienta como un nivel para construir y determinar el relieve. Este dispositivo se convirtió en la base del moderno mecanismo de medición. Al nivel antiguo se le colocó un tubo, y así se creó el dispositivo más elemental para medir la altura relativa, al que se llamó nivel, que significa "nivelar". Un nivel básico consta de una varilla horizontal y una barra vertical a la que se une una plomada. Sin embargo, a medida que la ciencia se desarrolla, también lo hacen las herramientas. El aparato para medir la altura no fue una excepción. Por tanto, los niveles modernos se pueden dividir en tres grupos principales. El primero es el más común; incluye dispositivos basados en ópticas de alta calidad. El segundo grupo son los dispositivos láser. Estos dispositivos se caracterizan por Y el tercero, el "más joven", son niveles digitales.
Instrumentos de medición ópticos.
Dicho dispositivo consta de un nivel cilíndrico (o compensador) y un sistema óptico, que se coloca en una caja metálica (tubo). Es necesario un nivel para colocar el eje de mira en una posición horizontal.
Para realizar mediciones, el nivel se instala sobre un trípode con plataforma de soporte. El nivel cilíndrico es una ampolla con líquido (éter, alcohol). La parte del espacio llena de vapor de alcohol se llama burbuja de nivel. En la superficie superior de la ampolla hay una escala en incrementos de dos milímetros; su punto medio se llama línea cero;
Nivel láser
Estos dispositivos, además de los sistemas ópticos, incluían LED láser, pero, de hecho, el dispositivo mencionado no es muy diferente de uno óptico. Su característica principal es un haz muy fino y perfectamente uniforme proyectado sobre la superficie medida. Esto simplifica enormemente el proceso de determinar la altura.
Dispositivo digital de medición de altura relativa.
Esta herramienta es significativamente diferente de sus predecesoras. No sólo cambió su apariencia Y organización interna, pero también amplió significativamente sus capacidades. Un nivel digital es un dispositivo de medición que es capaz no solo de tomar medidas, sino también de proyectar rayos y planos sobre cualquier superficie. Esta herramienta es simplemente insustituible al realizar la construcción y trabajo de reparación. El dispositivo mencionado se caracteriza por su gran facilidad de uso; incluso un principiante puede utilizar dicha herramienta.
Principio de funcionamiento de un nivel digital.
La base del dispositivo en cuestión es un sistema electromagnético de péndulos y un sistema óptico LED (láser), que está diseñado para proyectar rayos láser en forma de puntos o líneas. Uno de estos dispositivos puede proyectar varios planos a la vez, lo cual resulta muy conveniente durante la construcción. Para garantizar la precisión de la medición, se utiliza un péndulo de metal que alinea toda la parte electrónica y óptica del dispositivo con respecto al nivel del suelo. Incluso si el dispositivo no está colocado exactamente o se mueve durante la operación, el péndulo alineará el patrón paralelo al suelo y la superficie proyectada seguirá siendo precisa. Veamos cómo sucede esto. Debajo del péndulo se encuentran varios imanes eléctricos o naturales. Gracias a lo creado campo magnético Se evita el balanceo del péndulo al cambiar la posición del nivel. Al instalar el dispositivo, este elemento se balancea libremente. Sin embargo, al atravesar el material (metal), se induce campo eléctrico, transformada en energía térmica, que ralentiza todo el sistema.
El sistema óptico del dispositivo se basa en LED que crean haces horizontales, verticales y diagonales. Al pasar a través del sistema de lentes, se convierten en líneas que se proyectan sobre las superficies medidas.
Ventajas y desventajas de los niveles digitales.
La principal ventaja de un dispositivo de este tipo es su simplicidad y claridad, así como la capacidad de trabajar con el plano base en varios puntos simultáneamente. También cabe destacar la posibilidad de construir planos horizontales y verticales, y en diferentes direcciones a la vez.
La desventaja del dispositivo en cuestión es su elevado coste. De todos ellos, sólo los dispositivos de tercera clase son comparables en precio a los niveles ópticos. Sólo se pueden utilizar al realizar trabajos de reparación en interiores, donde la alta precisión no juega un papel importante. Por ejemplo, para marcar suelos, paredes, techos. Y para realizar mediciones geodésicas y marcar objetos grandiosos en construcción, se necesitan instrumentos de primera o segunda clase de precisión. Sin embargo, el alcance de estos instrumentos todavía está limitado a 600 metros. Si es necesario realizar mediciones a largas distancias, se deben utilizar niveles ópticos.
Clasificación de niveles digitales.
1. Instrumento puntual para medir la altura. Se asemeja a un puntero láser, es decir, proyecta uno o más puntos sobre la superficie que se está midiendo.
2. Nivel digital estático o posicional. Este dispositivo tiene dos fuentes que proyectan rayos láser sobre prismas colocados perpendicularmente, que los convierten en dos planos visibles. El resultado son dos planos que se cruzan con una cruz. En el caso de utilizar sistemas ópticos complejos que contienen más de tres diodos semiconductores, es posible realizar proyecciones. gran cantidad planos, lo cual es muy conveniente cuando se trabaja con objetos multidimensionales. Además, cuantos más aviones, más más maestros puede dedicarse a trabajos de reparación o construcción. Los niveles posicionales también están equipados con una función de "plomada láser". Se trata de diodos adicionales, gracias a los cuales es posible dirigir el haz simultáneamente al suelo y al techo.
3. Nivel digital giratorio. En dicho dispositivo, el láser está unido al eje del motor eléctrico, es decir, puede girar 360 grados. Además, estos dispositivos (en lugar de un prisma) utilizan una lente de enfoque. Como resultado, en lugar de un plano, una persona ve un pequeño punto, pero cuando se enciende, se proyecta una línea continua en toda el área de trabajo o de la habitación.
Actualmente, los instrumentos de medición modernos y precisos (niveles) se utilizan cada vez más en diversos trabajos de construcción y reparación. Estos dispositivos permiten medir la diferencia de altura entre dos puntos en el espacio que se encuentran distantes entre sí; todo este proceso de medición se llama nivelación. Los profesionales suelen distinguir entre nivelación hidrostática, trigonométrica, barométrica y geométrica.
Los niveles también difieren entre sí. Según el tipo de diseño y el principio de funcionamiento, se distinguen los conocidos niveles ópticos, electrónicos (también conocidos como "digitales") y láser.
Nivel óptico es un instrumento geodésico especial para nivelación geométrica, en cuyo cuerpo se encuentra un telescopio con ocular, sujeto al soporte y plataforma de soporte mediante un sistema de tornillos que le permiten girar en diferentes direcciones en sentido horizontal. Los tornillos de elevación del nivel óptico sirven para reforzar el dispositivo en la posición de trabajo, y un tornillo de elevación sirve para realizar el movimiento horizontal al tomar un punto de referencia. En los niveles ópticos modernos, se utilizan compensadores automáticos para mantener el eje de observación horizontal, lo que permite aumentar la precisión y velocidad de las mediciones.
niveles electronicos Son instrumentos geodésicos modernos que permiten obtener los resultados de medición más precisos. Su diseño y principio de funcionamiento combinan con éxito las funciones de un nivel óptico de precisión con las últimas tecnologías digitales de un dispositivo de almacenamiento con software incorporado que permite un procesamiento rápido de los resultados de las mediciones y registra el resultado con un alto grado de precisión.
El más popular hoy niveles láser, utilizado en varios trabajo de construcción. La amplitud del ámbito de aplicación y la facilidad de uso de estos dispositivos se explica por las características de diseño y el principio de funcionamiento según el cual funcionan todos los niveles láser.
El principio de funcionamiento de estos dispositivos es radicalmente diferente de los modelos anteriores de niveles ópticos y electrónicos. La base de su diseño son los emisores láser que emiten rayos láser a través de un prisma óptico al espacio abierto. En este caso, dos rayos láser que salen del nivel forman dos planos perfectamente planos que se cruzan perpendicularmente en el espacio exterior. A partir de estos planos se pueden nivelar diversas superficies (paredes, suelos, puertas) y realizar otro tipo de reparaciones. Los niveles que funcionan según este principio se denominan estáticos o, en otras palabras, posicionales.
Existe otro tipo de láser similar. instrumentos de medición - niveles rotativos. Funcionan rápidamente gracias al uso de un motor eléctrico que gira el emisor láser 360 grados. En lugar de prismas, utilizan una lente de enfoque, que crea un punto visible al ojo en el espacio exterior, que se convierte en una línea perfectamente recta entre el nivel y la superficie. Estos niveles son los más adecuados para terminar trabajos de reparación, como empapelar, colocar baldosas, instalar rodapiés, etc.
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Un nivel es un instrumento geodésico para medir elevaciones entre dos puntos del terreno utilizando un haz de observación horizontal. Los niveles se designan con la letra N. Los niveles se dividen en ópticos, láser y electrónicos (digitales). En los niveles ópticos, la línea horizontal es el rayo de observación imaginario, en los niveles láser es el rayo láser visible creado por la fuente de radiación, en los niveles digitales es el rayo de observación. Según la precisión, los niveles ópticos se dividen en tres grupos: alta precisión - N-0.5, preciso N-3 y técnico - N-10
Según el método de llevar el haz de observación a una posición horizontal, se distinguen los niveles con nivel y los que tienen compensador. Los niveles se fabrican con y sin dial para medir ángulos horizontales. En el código de nivel, los números arábigos antes de la letra H indican el número de modelo, los números después indican la precisión en milímetros y las letras - caracteristicas de diseño– la presencia de un compensador K y un dial L, por ejemplo, 2N10KL significa: el segundo modelo de nivel con una precisión de 10 mm por 1 km de doble carrera con un compensador y un dial. Los niveles láser están marcados con las letras NL o VL (mira láser). El código de nivel no indica la presencia de un nivel, ya que en todos los niveles se crea una línea horizontal utilizando un nivel.
Actualmente, los niveles de alta precisión se fabrican únicamente con un nivel, mientras que los niveles técnicos y de precisión se fabrican con un nivel o con un compensador. Todos los niveles con nivel son ciegos (la tubería está firmemente sujeta a eje vertical rotación) y con un tornillo elevador que inclina la tubería dentro de pequeños límites. Los catalejos de nivel nacional fabricados después de 1990 tienen una imagen directa de los objetos, mientras que los producidos antes tienen una imagen inversa. Las empresas extranjeras fabrican principalmente niveles con compensador y telescopios de imagen directa. Los niveles técnicos están diseñados para nivelar la precisión técnica. El conjunto de nivel N-10 incluye corrector. miras niveladoras tipo RN-10 y trípode tipo ShR-120.
7.4.2. Dispositivo de niveles con nivel N-3
Las partes principales de los niveles ópticos son: un telescopio, un nivel cilíndrico o compensador, un nivel redondo y un soporte con tres tornillos de elevación. El telescopio con niveles está ubicado sobre una placa base, cuyo eje de rotación está incluido en la base nivelante (soporte). El nivel de precisión N-3 es un nivel con nivel cilíndrico y tornillo de elevación, consta de una parte inferior fija y una parte superior móvil; En la parte inferior de la parte fija se encuentra una placa de resorte, con un casquillo roscado en el medio para fijar el nivel al trípode con un tornillo. Las partes inferiores de los tornillos de elevación van hacia la placa y las partes superiores van hacia la base nivelante. En el centro de la base nivelante hay un manguito en el que encaja el eje de rotación de la parte superior del nivel. La parte superior del nivel y el soporte son de una sola pieza. En la base de la parte superior del nivel, la placa base, se refuerzan un telescopio y un nivel redondo. El cuerpo del telescopio en la parte inferior tiene dos protuberancias: una de ellas (en la parte objetivo) está conectada de manera articulada a la placa base, la otra (en la parte ocular) descansa sobre un tornillo de elevación, al girarlo el extremo ocular del telescopio puede moverse plano vertical dentro de límites pequeños e incline el telescopio. El cuerpo del telescopio en el lado izquierdo tiene una protuberancia en la que se encuentra un nivel cilíndrico y un dispositivo prismático que transmite una imagen de los extremos de la burbuja de nivel en el campo de visión del telescopio. La ampolla de nivel cilíndrico tiene un dispositivo termostático, gracias al cual la longitud de la burbuja permanece prácticamente sin cambios durante las fluctuaciones de la temperatura del aire. En el lado del ocular, el nivel cilíndrico tiene cuatro tornillos correctores, cerrados por una placa redonda fijada con un tornillo. En el lado derecho del cuerpo del tubo hay un trinquete para enfocar. En la parte superior del tubo hay una mira frontal para apuntar aproximadamente al riel. El telescopio con ocular y lente es un sistema telescópico con enfoque interno y proporciona una imagen inversa del objeto. En la parte del tubo ocular hay una rejilla de hilos grabada en una placa de vidrio. En el plano de la rejilla de hilos se obtiene una imagen del listón. La rejilla de roscas tiene cuatro tornillos correctores, cerrados con una tapa atornillada a la parte del ocular. Se utiliza un nivel redondo para aproximar la instalación del eje de rotación del nivel en posición vertical mediante tornillos de elevación. Hay tres tornillos correctores en la parte inferior del nivel.
Un nivel es un instrumento geodésico con telescopio, cuyo eje de observación sirve para reproducir una línea horizontal.
Los niveles están equipados con niveles o compensadores, dispositivos para lograr un eje óptico horizontal. De este modo,
Existen dos tipos de niveles ópticos: niveles con nivel y sin
Ziración (con compensador). Además, las tecnologías electrónicas han hecho posible crear un moderno digital multifuncional.
Nivel (electrónico) que combina las funciones de un dispositivo de alta precisión.
nivel óptico, dispositivo de almacenamiento electrónico
y incorporado software completado para su procesamiento
mediciones finales.
Los niveles ópticos son los dispositivos más comunes.
Algunas marcas tienen una larga vida útil.
(NV-1, N-3, etc.). La variedad de marcas de niveles se debe a
amplia gama de aplicaciones: desde topografía, construcción
antes de la creación de redes de nivelación estatal.
El número antes de la letra H en la marca del nivel indica la serie. Nalí
¿Cuál de las siguientes letras en la marca significa: K - el tubo de nivel está equipado con
compensador, P - telescopio con imagen directa,
JI - nivel con un dial horizontal.
Los niveles también varían en precisión, como lo indica su marca. Por ejemplo, para los niveles N-05, N-3, 3H5JI, N-10, el error de nivelación garantizado por 1 km de recorrido es de 0,5, respectivamente; 3; 5 y 10 mm.
Consideremos el dispositivo del nivel N-3.
El telescopio y el nivel adjunto son las partes más importantes del nivel.
El tornillo de elevación se utiliza para llevar la línea de visión de la tubería a una posición horizontal. Se utiliza para subir o bajar el extremo ocular del tubo; en este caso, la burbuja de nivel se mueve y cuando esté exactamente en el punto cero, la línea de visión debe colocarse horizontalmente.
Un nivel cilíndrico suele ser un nivel de contacto; La imagen de los contactos de la burbuja se transmite mediante un sistema de prismas en el campo de visión de la tubería, lo cual es muy conveniente, ya que el observador ve tanto la varilla como el nivel a la vez.
1 - telescopio; 2 - nivel cilíndrico con tubo;
3 - tornillo de elevación; 4 - nivel redondo de instalación (no se muestra en la figura);
5,6 - tornillos de fijación y micrométricos de rotación azimutal;
8 - soporte con tres tornillos de elevación.
Además de la rejilla de hilos, en el campo de visión del tubo de nivel hay una imagen de dos mitades de los extremos de un nivel cilíndrico, los cuales deben estar alineados al momento de tomar la lectura a lo largo de las lamas (en la figura , el campo de visión de la tubería)
El kit de cualquier nivel también incluye dos listones y “zapatos” o muletas de metal. Para la nivelación técnica se utilizan listones de madera de doble cara, sobre los cuales se aplican divisiones de 1 cm en cada lado, un lado es rojo y el otro es negro. Las divisiones del lado negro comienzan desde cero, y las divisiones del lado rojo comienzan desde un conteo arbitrario, a menudo cercano a 4684 o 4784. La exactitud de las divisiones en las lamas se verifica con una regla de control de metal especial, la longitud exacta del cual se sabe.
Se utilizan muletas y zapatos para garantizar que los listones de los piquetes se mantengan firmes, sin moverse ni en planta ni en altura. Se clavan las púas y se colocan los zapatos en el suelo, a veces después de quitar el césped. Durante la nivelación técnica, a menudo se reemplazan por clavijas de madera, que marcan los piquetes y a lo largo de los cuales se realiza la nivelación.
EN Últimamente Cuando trabaja con clientes, a menudo tiene que lidiar con preguntas sobre selección correcta nivel óptico para un determinado tipo de trabajo. En Internet se han planteado repetidamente preguntas similares. No se trata de qué marca o producto de qué empresa es más adecuado para realizar un trabajo en particular, sino directamente de aquellos especificaciones técnicas que debe tener un dispositivo utilizado para un tipo de trabajo específico. La aparición de este tipo de cuestiones, en nuestra opinión, es natural y hay varias razones para ello. En primer lugar, por últimos años en mercado ruso Ha aparecido una gran cantidad de modelos de niveles de diversas empresas extranjeras. A menudo productos diferentes fabricantes tiene las mismas marcas. Puede resultar difícil encontrarle sentido a tanta abundancia de información. En segundo lugar, la mayoría de los documentos (SNiP, Instrucciones, GOST) que regulan el procedimiento para determinados trabajos recomiendan el uso en varios casos de niveles cuya producción se suspendió hace mucho tiempo. ¿Cómo ser en este caso? En este artículo intentamos recopilar y sistematizar información que pueda resultar útil a la hora de seleccionar los dispositivos necesarios.
Además, cabe decir que según lo exige el artículo 15 del mismo Ley Los niveles están sujetos a verificación por parte del Servicio Metrológico del Estado al momento de la salida de producción o reparación, al momento de la importación y operación. El intervalo de calibración de los niveles suele ser de un año.
Como pudimos comprobar, los aspectos que hay que tener en cuenta a la hora de decidir algo tan aparentemente Pregunta simple, al igual que la elección del nivel óptico necesario para un determinado trabajo, hay bastante. Para facilitar la tarea a nuestros clientes actuales y potenciales, presentamos otra tabla. La Tabla 4 contiene información sobre la clasificación de los niveles fabricados en el extranjero suministrada por JSC "GEOSTROYIZYSKANIA", determina la relación de los niveles con los grupos según GOST 10528-90 y proporciona el número de entradas en el Registro de Instrumentos de Medición de la Federación de Rusia.
Esperamos que el artículo sea de utilidad para nuestros lectores. Si tiene alguna pregunta adicional, siempre puede ponerse en contacto con los responsables de JSC GEOSTROYIZYSKANIA.
Literatura:
- GOST 10528-90 NIVELES. Condiciones técnicas generales.
- GOST 24846-81 SUELOS. MÉTODOS DE MEDICIÓN DE DEFORMACIONES DE CIMENTACIONES DE EDIFICACIONES Y ESTRUCTURAS.
- "Instrucciones para las clases de nivelación I, II, III y IV", Moscú, TsNIIGAiK, 2003.
- Ley Federación Rusa de 27 de abril de 1993 No. 4871-1 "Sobre garantizar la uniformidad de las medidas"
- Soporte informativo para los trabajos de verificación. Shelagin S.P. "Geostroyizkaniya", 2008
- Catálogo "Estudio geoestructural", número 8, Moscú, 2008.