レベルの装置と動作原理

水準器とは、ある距離を隔てた2点の高さの差(差)を測る装置です。レベリング装置には多くの種類がありますが、それらはすべて、この違いを視覚的に判断するか、さまざまなデバイス (たとえばデジタルのもの) を使用して読み取るという問題を解決することに帰着します。

レベリングがどのように実行されるか、および特定のタスクに最適なこのデバイスの種類を正確に理解するには、レベルの一般的な設計を明確に理解する必要があります。

地形の測地測量や建設で使用されるレベルは、いくつかの大きなカテゴリに分類されます。 これらは従来の光学機器であり、電子技術とレーザー放射を使用する最新の機器です。 それらはすべて異なるデバイスを持っています。これらの各カテゴリの基本原則と機能を順番に検討してください。

いち早く光学式レベリング装置が登場。このようなすべてのデバイスの構造には、必要な回数の近似値を提供する接眼レンズとレンズを備えたスポッティングスコープが含まれています。以前は、すべての光学レベルで、関心のある点に手動で照準を合わせ、さまざまなネジを使用して焦点を合わせる必要がありました (持ち上げ、ポインティング、上昇)。望遠鏡を正確に地平線に近づけるために、円筒形の水準器が取り付けられました。

測定を実行するために、レベルの重要なコンポーネントは測定レールです。 また、光学レベルのすべてのモデルには、距離を測定するためのフィラメント距離計が装備されており、一部のモデルには、水平面内の角度を測定できる水平リムが装備されています。

このようなデバイスの動作原理は非常に単純です。レベルは平らな場所に設置され、ネジを使用して望遠鏡を水平位置にします。接眼レンズを通して、地上の 2 点 (初期点と測定点) がはっきりと見えるはずです。 測定スタッフは最初に開始点に設定され、読み取り値はレベルスレッドのグリッドに沿って取得されます (より正確には、このグリッドの中央のスレッドに沿って)。その後、スタッフは測定点に移動し、測定値が再度取得されます。それらの差が望ましい値です。

現代の測地学と建設で使用されるレベルのほとんどは、上記のものとは多少異なります。たとえば、ほとんどのモデルには補償器が装備されています。コンペンセータは、水平線に沿って機器を自動的に水平にするように設計されたデバイスです。補償器を使用すると、測定がより正確かつ簡単になります。

さらに、測定スタッフの高さを視覚的に決定する必要のないデジタルレベルのカテゴリがあります（この機能はデジタル読み取りデバイスによって実行されます）。それらには大きな利点があり、プロの測定器として広く使用されています。

電子水準器の確かな利点には、自動化と測定の安定性が含まれます。 いずれにせよ、デジタル読み取り装置はより信頼性が高く正確です、その仕事は人的要因に依存せず、視界条件にあまり依存しないため.

デジタルレベルの主要コンポーネントのスキームは、読み取り装置と読み取り値が表示される画面、および特別な測定レールの存在によって、光学式レベルとは異なります。このレールには固有のバーコードがあります。 読み取り装置は、レベル パイプが指しているこれらのコードのいずれからでも高さを正確に判断できます。 高さの値が表示されます。

ボタンを押すだけで読み取りが開始され、さまざまなモデルのデジタルレベルに値の保存とエクスポートの機能があります。

装置は現場で使用されるため、その設計には常に、ほこりや湿気に対する保護が強化されたハウジングが含まれています。 望遠鏡装置は、光学機器の設計とほとんど変わらず、倍率が 20 ～ 50 倍のレンズも備えています。倍率が高いほど、デバイスの精度が高くなります。

電子機器には、水平角を測定する機能がある場合もあります。

レーザーエミッターを備えたデバイスは、別のカテゴリに割り当てられます。このようなレベルは独自の方法で配置されており、スポッティング スコープはありません。レーザーにより、測定点への視覚的な焦点合わせがすでに実行されており、レーザーははっきりと見える光線（場合によっては点）に投影されます。

レーザーは範囲が限られているため、このタイプのデバイスの主な欠点です。 しかし、それらは家庭用および建設用に使用するのに便利です。動作半径が小さいレーザーモデルは安価で、屋内での建設作業、マーキング、さまざまな構造物や家具の設置時に使用されます。

オープンエリアでの作業のために、特別なクラスのレーザーレベルも製造されており、より遠くのポイントに光を投影できます。 多くの場合、特別なレーザー放射検出器と組み合わせて使用​​され、最大 500 m の距離で使用されています。

このタイプの装置は、ＬＥＤ（１つ以上）と、ＬＥＤの放射を平面に投射する光学システムとを含む。

計器の測定値を取得する前に、フォーカシング手順が行われます。 焦点合わせには、焦点合わせレンズを向けるために回転するラックという特別な要素が使用されます。 測定用スタッフの十分に鮮明な画像が得られると、糸のグリッドの鮮明な画像も得られる必要があります。

高さは、このグリッドの中央のスレッドによって決まります。明確にするために、接眼レンズの膝を目的の位置に回転させる必要があります。

古典的なデザインの光学レベルでは、望遠鏡を通して円筒レベルのバイアルアンプルを見ることができます。 気泡に注目し、主ねじを回転させてパイプを水平にします。

レベリングの問題が補償器で解決される場合、望遠鏡に円筒形のレベルは必要ありませんが、機器の本体に取り付けレベルがあります。それを使用して、デバイスをスタンドに水平にし、ネジで位置を調整してから、焦点を合わせる必要があります。

デバイスの追加アクセサリには、三脚スタンドと測定レールが含まれます。

三脚は軽合金またはアルミニウムでできており、デバイスを適切な位置と高さに設定するために使用されます。 三脚を選択するときは、強度と重量だけでなく、最大の高さ、固定（人間工学に基づいたもので、デバイスを必要な位置にしっかりと固定する必要があります）に注意する必要があります。

レーキは細心の注意を払う必要があります。それは十分な長さ（さまざまなサイズのレールが生成されます）であり、遠くからレベルの接眼レンズにはっきりと見える値のスケールを持っている必要があります。

測定レールのすべてのモデルには、RN の文字と、文字の指定に続く数字が付けられています。たとえば、RN 3-2500 は次のことを意味します: 精度 3 mm、長さ 2500 mm のレベリング スタッフ。

一部のレールは折りたたみ伸縮タイプのデザインで、「C」の文字が付いています。

レベリングスタッフを選択するときは、長さが1〜5 mの範囲であり、測定精度はレールの素材によって異なります。インバーは、温度にさらされてもほとんど膨張しない特殊な合金です。

レベルのデバイスと動作原理は、そのタイプによって異なります。光学機器およびデジタル機器には、望遠鏡に沿って配置された視軸があり、目的の方向および地平線上に設定する必要があります。このために、光学システムと参照デジタル デバイスの両方、および補償器などの自動化要素が使用されます。

従来の計器よりも、コンペンセータを備えたデジタルレベルとモデルを使用する方が簡単です。 同時に、デジタル機器には電源、ほこりや湿気からの保護が必要であり、コストも高くなる可能性があります。セパレートタイプはレーザーレベルです。

以下のビデオでレベルの使用方法を学ぶことができます。