Нивелир

Определение и классификация

Нивелир — это измерительный прибор, с помощью которого вычисляется разница в уровнях расположения точек в пространстве по отношению к условно заданной поверхности. Их часто применяют топографы или геодезисты при исследовании рельефа, а также строители, когда нужно при возведении или ремонте объектов строго соблюдать определенные параметры.

Данные приборы нужны везде, где нужно идеально выровнять поверхность по вертикали или горизонтали или же придать определенному предмету или строению тот или иной уровень уклона.

Они классифицируются по двум признакам: принципам своей работы и точности измерения.

По точности снятия параметров существует три группы приборов:

• высокоточные — допускается квадратичная ошибка при измерениях на квадратный метр двойного хода в размере 0,2−0,5 мм;
• точные — допустимая квадратичная ошибка составляет 0,5−1 мм на квадратный метр двойного хода соответственно;
• технические — показатель ошибки составляет 2−10 мм соответственно.

Чтобы выполнить элементарную разметку местности и определить перепады рельефа, а также его привязку к нужным точкам, можно использовать простые приборы технического типа. А вот более точные устройства потребуются для определения параметров на всех этапах строительных работ.

Что касается классификации нивелиров по принципу работы, то они бывают такими:

• Геометрические. Такие устройства излучают визирующий луч и приводят его в горизонтальное положение. С их помощью устанавливается разница в положении точек на той или иной местности. Данные точки нужно отмечать с помощью специальных реек. Геометрическое нивелирование бывает простым или сложным. В первом случае оно проводится из одной точки, во втором — из нескольких, которые поступательно меняются;
• Тригонометрические. По-другому их еще называют теодолитами, и используются они для установления между отметками превышений посредством наклонного луча. Между прибором и контрольной точкой измеряют угол наклона и расстояние, а потом, согласно формуле, определяется нужная величина. Это достаточно сложно, на больших расстояниях или пересеченных поверхностях результат может быть неточным;
• Гидростатические. Данные устройства состоят из двух сосудов с жидкостью, соединенных друг с другом. По уровню жидкости и определяется разница высот в различных точках. Полные сосуды соединяются друг с другом посредством рукава и шланга и ставятся в контрольных точках. Величина превышения одной точки над другой определяется по разнице между высотой столба жидкости в каждом из сосудов. Такой способ хоть и высокоточный, но ограничивается расстоянием длины шланга или рукава;
• Оптико-механические. С помощью таких устройств параметры точек определяются посредством светового луча и реек, размеченных специальным способом. Приборы имеют оптическую трубу для наблюдений, а также приспособление для выравнивания строго горизонтально. Но чтобы проводить с их помощью измерения, нужно обладать рядом специализированных навыков и знаний;
• Лазерные. Это высокоточные приборы, в которых посредством лазера на поверхность проецируется узконаправленный луч. Они очень просты в применении, с их помощью можно работать не только с точками, но еще и с плоскостями;
• Цифровые. Нивелиры оптического или лазерного типа, отображающие информацию в цифровом виде, способны ее запоминать, а в некоторых случаях даже частично анализировать. Эти устройства точные, ими можно управлять одному человеку, но они отличаются высокой стоимостью и чувствительностью к повреждениям механического типа.

Существуют и особые способы нивелирования, они проводятся с помощью таких приборов, как:

• радиолокаторы;
• барометры;
• эхолокаторы;
• стереоскопы и т. д.

Однако все эти методы почти не используются для бытовых нужд.

Назначение нивелира

Одной из важнейших геодезических работ, проводимых при строительстве каких-либо объектов, является нивелирование.

Для этих целей применяется соответствующий инструмент –нивелир.

Целью данной операций является определение на местности разности высот конкретных точек, а также изучение форм рельефа.

Нивелиры используются при:

• проектировании, и создании геодезических структур высокой точности;
• монтаже технического оснащения и конструкций, например, для установки столбов ЛЭП;
• декорировании местности, выравнивании больших площадей;
• прогнозировании величины оседания каких-либо построек;
• строительных работах внутри помещений, например, монтаже полов, потолков.

Нивелир в гиодезии

В быту нивелиры часто применяют при ремонте помещений.

Для этих целей существует отдельный вид приборов, которые часто называют лазерными уровнями.

Они проецируют на плоские поверхности лазерные лучи и отлично подходят для разметки углов.

Кроме прочего, применение лазерного нивелира обеспечивает точность укладки кафеля и любого материала, где требуется соблюдение прямых углов и линии.

По этой причине прибор используют и для оклейки обоев, где требуется соблюдать строго вертикальные линии стыков.

Для электрика нивелир также будет полезен.

С его помощью можно четко позиционировать расположение розеток, выключателей, предохранительных щитов на одном уровне от пола, либо же относительно горизонта.

Работа электрика с нивелиром

Также в быту используют простейшие гидростатические нивелиры, работающие по принципу двух сообщающихся сосудов с жидкостью.

Настройка нивелира

Нивелир является оптическим прибором

Для его правильной работы важно его положение в пространстве. Чтобы его отрегулировать, предусмотрены специальные механизмы

В строительстве чаще всего используются нивелиры со встроенными пузырьковыми уровнями, регулировка с ориентацией на которые позволяет добиться правильного расположения.

Для наиболее эффективной регулировки нивелир снабжён тремя винтами, меняющими положение прибора по трем осям: X, Y и Z. Вращая эти винты поочередно можно добиться правильного положения

При проведении регулировочных манипуляций важно уделять внимание положению пузырьков воздуха в колбах с жидкостью. Для достижения наилучшего результата они должны быть расположены между ограничительных линий

В верхней части прибора располагается круговой пузырьковый уровень. На его колбе размечены две окружности: большая и малая. После выставления нивелира «в уровень» пузырек должен находиться строго по центру малой окружности. Эта процедура является самым сложным этапом в настройке нивелира. Чтобы облегчить её выполнение, нужно устанавливать штатив максимально в «уровень», так как запас свободной регулировки прибора при помощи трех винтов ограничен. Следующим этапом настройки нивелира является регулировка его оптической линзы.

Что из себя представляет нивелир

Нивелир – это специальный технический прибор, который предназначается для измерения точек, находящихся на определённом уровне при выполнении строительных, геодезических работ. Также с помощью данного прибора выполняют разбивку осей зданий и проверку положения конструкций. О том, как пользоваться нивелиром при строительстве, знают такие специалисты как строители и геодезисты.

Основной задачей этого устройства является нивелирование, то есть построение горизонтальных, вертикальных линий, на фоне которых становятся видны отклонения. При наблюдении за объектом из оптического нивелира становится видна сетка из тонких линий, накладываемая прибором. Она называется визирной.

В общем сущность нивелир-прибора и его предназначение состоит в нахождении уровня местонахождения определённых точек относительно определённой базы (объекта). Это устройство незаменимо для планирования местности перед началом строительства, для заливки фундамента, возведения стен. Также в ремонтируемом помещении нивелир применяется для заливки полов, ровного укладывания керамической плитки и так далее.

Как устанавливают прибор при строительстве зданийИсточник chkiv.ru

Измерение и фиксация значений

Измерение через нивелир производится путем выбора точки отсчета и последующей коррекции значений положения других точек на основе данных об исходной точке. Пример: измерительная рейка устанавливается на самую высокую точку измеряемой плоскости. Затем производится наведение нивелира на шкалу рейки.

Для удобства снятия показаний рейка перемещается вверх или вниз так, чтобы перекрестие линий в объективе встало на целое число, указанное на шкале рейки. Данное значение фиксируется. После этого рейка переносится на другую точку измерения. В новом положении необходимо найти зафиксированное значение на шкале – оно должно также совпасть с перекрестием объектива. После совмещения этих показателей, нижний край рейки станет точкой, по которой будет выставляться отметка.

В большинстве случаев такие отметки проставляются на реперах – специальных конструкциях, между которыми протягиваются строительные шнуры (применяются, например, при заливке фундаментов или кладке кирпичных стен). В зависимости от показателей совмещения перекрестия нивелира и значения шкалы рейки может понадобиться перенести репер или сместить его по вертикальной оси. В конечном итоге все ключевые точки отмечаются по нижнему краю рейки и совпадают с первой точкой отсчета по показателям уровня.

Нивелир позволяет выставлять измерительные точки на один уровень на больших площадях, что невозможно сделать с применением каких-либо других измерительных приборов. Расстояние, которое может ограничивать действие прибора, определяется его техническими возможностями и характеристиками линзы. Кроме того, нарушить процесс измерения может неправильно подобранная высота установки штатива. Если имеет место превышение допустимой высоты положения, а измерения необходимо провести в низине, длина измерительной рейки может оказаться недостаточной. Это приведет к тому, что в объективе нивелира будет отсутствовать линейка – провести замеры будет невозможно.

При этом необходимо избегать распространенных ошибок, способных снизить эффективность прибора.

Как выбрать?

Конечно, вышеуказанные производители и бренды представляют лишь малую часть имеющихся на нынешнем рынке нивелиров. Если вы решили подобрать подходящую вам модель самостоятельно, ознакомьтесь с нашими советами. Стоимость на эти приборы начинается с 9 тысяч рублей и может достигать 300 тысяч.

При выборе учитывайте следующие параметры:

• погрешность – есть у всех моделей, выбирайте ту, где она ниже;
• длина волны – определяет видимость луча на больших расстояниях;
• диапазон измерений – для бытового применения большой диапазон не нужен, к тому же от него зависит стоимость нивелира;
• элементы питания – приборы со встроенными аккумуляторами дольше держат заряд;
• защита – оберегает основные элементы от пыли и влаги, модели с низким уровнем защиты нельзя применять на улице;
• температурный предел – определяет, при какой температуре воздуха можно использовать нивелир вне помещения.

Комплектация у разных моделей тоже может различаться. К дополнительным инструментам относятся сумки для хранения и транспортировки, пульты, приемники, зарядники для аккумуляторов и штативы. В некоторых случаях придется приобретать все это отдельно, но самые дорогие нивелиры зачастую имеют все это в комплекте.

Если вы решили серьезно заняться строительными работами, например, на своем участке, ротационный нивелир окажет вам значительную помощь. Теперь вы знаете достаточно, чтобы выбрать подходящее устройство и правильно применить его на практике.

В следующем видео представлен обзор ротационного лазерного нивелира FIRECORE FRL 500HR (207A).

Устройство оптического нивелира

Выделяются четыре основных элемента прибора

1. Оптическое устройство, так называемая зрительная труба. Принцип работы этой детали — свободное вращение в горизонтальной плоскости. Главной функцией зрительной трубы является наведение системы на объект съемки.

2. Цилиндрический уровень. Эта деталь является исключительно чувствительным устройством. Его назначением является определение точности ориентирования нивелира относительно отвеса. Точность расположения горизонтальной оси определяется по нахождению пузырька уровня в так называемом «нуль-пункте».

3. Трегер. Подставка для зрительной трубы с тремя винтами, регулирующими высоту расположения.

Кроме того, в конструкцию оптических нивелиров последних моделей в большинстве случаев встроен компенсатор. Его задача — поддержание инструмента в строго горизонтальном положении и, как следствие, исключение погрешностей, которые могут быть вызваны даже небольшим наклоном прибора, при этом геодезическая съемка становится более точной.

Выбор типа оптического нивелира основан на требуемой точности измерений в зависимости от уровня проводимых геодезистом работ.

Характеристика устройств

Итак, давайте по очереди рассмотрим оба аппарата и начнём с теодолита.

Теодолит – оптическое устройство из геодезической группы, предназначенное для измерения углов, вертикальных и горизонтальных. Основными составляющими теодолита являются:

• лимб – стеклянный диск с изображением шкалы, на котором указаны градусы от 0 до 360;
• алидада – во многом схожий с лимбом диск, расположенный на той же оси, вокруг которой свободно вращается, имеет свою шкалу;
• оптика – объектив, линза и сетка нитей, необходимые для наведения на измеряемый объект;
• подъёмные винты – применяются для регулировки прибора в процессе наведения;
• система уровней – позволяет установить теодолит в вертикальном положении.

Также можно выделить корпус, в котором располагаются вышеназванные детали, подставку и штатив на трёх ногах.

Теодолит размещается в вершине измеряемого угла таким образом, чтобы центр лимба оказался именно в данной точке. Затем оператор вращает алидаду, чтобы совместить её с одной стороной угла и зафиксировать показания по кругу. После этого алидаду нужно переместить к другой стороне и отметить второе значение. В завершение остаётся лишь вычислить разницу между полученными показаниями. Измерение всегда происходит по одному принципу как для вертикальных, так и для горизонтальных углов.

Существует несколько разновидностей теодолита. В зависимости от класса различают:

• технические;
• точные;
• высокоточные.

В зависимости от конструкции:

• простые – алидада закреплена на вертикальной оси;
• повторительные – лимб и алидада могут вращаться не только отдельно, но и совместно.

В зависимости от оптики:

• фототеодолит – с установленной фотокамерой;
• кинотеодолит – с установленной видеокамерой.

Теперь давайте поговорим о нивелирах.

Нивелир – оптический прибор из геодезической группы, предназначенный для измерений точек высоты на местности или внутри возведённых построек.

Конструкция нивелира во многом схожа с теодолитом, но имеет свои особенности и элементы:

• оптика, включающая зрительную трубу и окуляр;
• зеркальце, закреплённое внутри трубы;
• система уровней для установки;
• подъёмные винты для установки рабочего положения;
• компенсатор для удержания горизонтальной оси.

Нивелир измеряет высоту следующим образом. Сам аппарат устанавливается в точке, называемой обзорной. Из неё должно быть хорошо видно все остальные измеряемые точки. После чего в каждой из них поочерёдно размещают инварную рейку со шкалой. И если все точки имеют разные показания, значит, местность неровная. Высота точки определяется путём вычисления разницы между её положением и положением обзорной точки.

Нивелир тоже имеет несколько разновидностей, но не так много, как теодолит. К ним можно отнести:

• оптические приборы;
• цифровые приборы;
• лазерные приборы.

Цифровые нивелиры обеспечивают наиболее точные результаты, а также простоту применения. Такие приборы оснащаются специальным программным обеспечением, которое позволяет быстро обработать зафиксированные показания. Затем они сохраняются на самом устройстве, благодаря наличию встроенной памяти.

Сегодня в строительстве широко применяется разновидность лазерных нивелиров. Их отличительной чертой является наличие лазерного указателя. Его луч пропускается через специальную призму, которая применяется вместо линзы. В итоге два таких луча образовывают в пространстве перпендикулярные плоскости, пересекающиеся друг с другом. Именно они помогают выровнять поверхность. Поэтому лазерные нивелиры часто применяются для ремонта.

Виды лазерных нивелиров

Цены на эти измерительные инструменты имеют большой разбег — от 30$ до 850$. Как понимаете, все не просто так. Инструмент с разными наборами функций и точностью не может стоить одинаково.

С таким прибором многие работы становятся проще и требуют меньше времени

При выборе лазерного уровня, необходимо определиться с типом работ, для которых он понадобиться. Под эти работы и подбирать лазерный нивелир. Бывают они следующих видов:

• Точечные (построители осей). Отображают обычно три-пять точек в разных плоскостях. Ни линий, ни плоскостей, они не строят. Видно будет только точки, но на большом расстоянии (чтобы было понятнее, можно сравнить принцип их с лазерными указками). Используются на больших площадках для переноса отметок. Пригодится в ремонте для разметки линий поклейки обоев, разметки под укладку плитки, для монтажа подвесного потолка и т.п. В более серьезных операциях этот тип инструмента не используется.
  Самые простые лазерные уровни дают только точки в одной или нескольких плоскостях
• Кросслайнеры, построители линий, линейные нивелиры. Иногда называются построителями плоскостей, так как по сути, формируют плоскость определенного размера (зависит от угла развертки). При работе с таким лазерным нивелиром, на любой плоскости, которая попадает в зону действия лазера отображается прямая. Это и используется в строительных и отделочных работах. Дальность действия — обычно до 20 метров, при необходимости ее можно увеличить (если есть режим работы с приемником). Для ремонта и внутренней отделки помещений удобно, если прибор может формировать линии вертикальные, горизонтальные, давать «крест» на полу и на потолке. Из-за особенностей развертки лучей, линия отображается только на части помещения, в которую направлен прибор. Например, на одну стену и часть потолка/пола. Чтобы получить отметки на другой стене, прибор надо развернуть.
  Линейный лазерный нивелир дает одну или несколько плоскостей с определенным углом развертки
• Ротационные построители плоскостей. Функции имеют те же, что и кросслайнеры, только плоскости разворачивают на 360°. Для этого используется сложная система, что отражается на цене. Инструменты этого типа оправдать могут только профессионалы (цены на этот тип лазерных нивелиров стартуют от 400$). Для домашнего использования они ни к чему.

Ротационные лазерные уровни разворачивают плоскость на 360°

Теперь выбрать лазерный уровень проще, вы уже знаете, какого типа инструмент вам нужен. Для большинства — это построитель линий/плоскостей.

GeoMax ZDL700 – оптимальный прибор

Профессиональный электронный прибор со всеми необходимыми функциями: измерение и обработка данных, выведение результатов на монохромный дисплей, сохранение в памяти и обмен данными через кабель с персональным компьютером.

Точность выставки обеспечивает автоматический компенсатор с магнитным демпфером, предел погрешности не превышает ±0.3.5″. Предел отклонения по инженерной рейки составляет ±2.0 мм, для инварного приспособления ±0.7 мм. Максимальное время получения данных 3 сек.

Плюсы:

• Оптимальные возможности цифрового нивелира в условиях строительной площадки.
• Хорошая защита от вездесущей грязи, пыли и воды.
• Приличная скорость обработки данных.
• Сохранение результата и передача на внешний носитель.

Минусы:

Не хватает штатива, необходимо докупать дополнительно.

Особенности лазерного нивелира и уровня

Построители плоскостей продуцируют луч, который формирует оси, плоскости, лазерные кресты, и делают замеры расстояния.

Применение таких приборов дает массу плюсов для строителей:

• Проведение разметки и измерения выполняются с максимальной точностью на большом участке рабочей поверхности.
• Устройства не требуют от пользователя специальных знаний и умений
• Сокращение Существенная экономия времени (до 40%-60%) при проведении разметочных операций.

Построители плоскостей используются при начальной топосъемке, на всех стадиях строительных работ, при разметке участка. От точности измерений зависит правильная геометрия сооружения, его долговечность и устойчивость. Строгое соблюдение вертикалей и соответствие постройки горизонтальным планам важны как при возведении большого промышленного здания, так и для частного дома.

Sokkia SDL50-33 – хороший помощник для всех случаев

Цифровой нивелир от японского бренда. Отличается фирменной просветлённой оптикой с хорошим 20-кратным увеличением. Позволяет уверено работать в ясную и пасмурную погоду на расстоянии до 100 метров.

Точную выставку по осям обеспечивает маятниковый магнитный демпфер. Нивелир рассчитан на эксплуатацию в тёплое и холодное время года. Степень запотевания стеклянной оптики не зависит от внешних условий, – прозрачность обеспечивается в морозы или атмосфере с 98% влажности.

Плюсы:

• Отличная оптика, подстройка под собственный глаз не создаёт утомляемости.
• Понятное управление, наглядное отображение на графическом дисплее.
• Создание файлов выполненных работ, хороший объём внутренней памяти.
• Работа с разными видами реек.
• Нивелирование потолочных конструкций.

Минусы:

Отсутствуетзапасной источник питания для замены при разряде основного аккумулятора.

Использование

Чтобы узнать, как пользоваться нивелиром оптическим, стоит освоить следующую инструкцию:

• Установить штатив от нивелировочного прибора на нужную высоту, воспользовавшись тремя ножками его штатива.
• Прижать подножки установки для жёсткой и прочной фиксации штатива.
• Установить прибор на треногу, зафиксировав специальным винтом.
• Развернув устройство так, чтобы два винты для регулировки (подъёмные) были перед глазами, по бокам измерительного прибора, начать вращать их до тех пор, пока пузырёк не окажется на осевой отметке.

Установка и регулировка устройстваИсточник gis2000.ru

• Прокручивая винт, который находится в передней части устройства, перемещать пузырёк по вертикальной оси.
• Повернуть измеритель на 1800, проследив, чтобы контрольный пузырёк остался на месте (при смещении нужно отрегулировать его положение с помощью шестигранного ключа и двух винтов).
• Установить специальную рейку с делениями (это должен делать второй человек) на некотором расстоянии от объектива вертикально (на первую из измеряемых точек), используя для контроля уровень пузырьковый, который встроен в эту рейку.
• Посмотреть в объектив нивелировочного устройства и навестись на рейку, используя коллиматор, находящийся в верхней части приспособления.
• Когда деления на рейке станут отчётливо видны через оптическую трубу, нужно заметить и запомнить, где находится тонкая горизонтальная полосочка, то есть в каком именно месте рейки она накладывается на получаемом изображении.
• Также провести измерения для второй определяемой точки, перенеся рейку в иное, заранее намеченное место, зафиксировать в блокноте полученные числовые значения.
• Сравнить всю зафиксированную на бумаге информацию, чтобы определить, какова разница в высоте расположения измеренных точек. На этом работа с нивелиром будет закончена.

Расчёты данных после замера нивелиромИсточник ppt-online.org

Чтобы сделать замеры с помощью лазерного нивелира в комнате или другом помещении, нужно поставить прибор на горизонтальную нешаткую поверхность либо на специальный штатив, проследив за тем, чтобы перед лазером не было преград

Важно помнить, что устройство необходимо ставить на расстояние, которое не превышает описанное в прилагающейся инструкции. После включения оно покажет направленный лазерный луч

На плоскости стены появится линия, на которой можно поставить отметку карандашом.

Цифровое нивелировочное устройство ещё проще применять. Для начала работы нивелиром следует установить его в нужном месте и навести на предварительно зафиксированную штрих-кодовую линейку. После этого на корпусе устройства нажимают кнопку. При этом на экране отображаются все нужные данные. Полученная информация записывается в память прибора, после чего она может быть перенесена в компьютер.

Во время работы или перевозки, переноски устройства следует помнить, что необходимо избегать любых повреждений. После окончания работы с нивелирующим прибором желательно протирать линзы специальной фланелевой тряпкой. Чаще всего она прилагается в комплекте устройства.

Подробнее о работе нивелира – в этом видео:

Коротко о главном

Нивелир – это прибор для замера уровня точек в пространстве. Применяется для строительных и ремонтных работ.

Различают три основных вида нивелировочных устройств – гидростатическое, лазерное и оптическое.

Тип нивелира выбирают в зависимости от необходимой точности предстоящих измерений, места их проведения.

Для работы лазерного нивелира нужно питание от розетки или аккумулятора, а для оптического – только специальная рейка с нанесёнными на неё делениями. Цифровое устройство способно самостоятельно проводить настройку или замер уровней.

При установке, настройке устройства, а также во время проведения измерений с его помощью следует придерживаться техники безопасности, правил работы и транспортировки прибора.

Нивелир: что это такое, преимущества и недостатки инструмента

Как и любое другое устройство, это измерительное приспособление имеет свои достоинства. Рассмотрим плюсы оптических приборов. Основным преимуществом нивелиров, безусловно, является автономность. Для активации инструмента нет необходимости находиться в непосредственной близости от источника электропитания. Батарейки для работы нивелира тоже не нужны.

Еще одним плюсом измерительных устройств такого типа является то, что с их помощью получается произвести максимально точные измерения местности

Это особенно важно в ситуациях, когда планируется масштабный строительный проект. Цена нивелиров вполне приемлема, что также является преимуществом

Одним из преимуществ устройств этого типа является их автономность.

Минусом этих устройств считается то, что для выполнения замеров потребуется напарник. Один человек должен держать специальную линейку нивелира, которая имеет шкалу. Второй делает замеры и фиксирует их в соответствующий журнал.

На линейке для нивелира обозначены цифры, шаг которых составляет 1 см. Еще одно достоинство такого прибора – неприхотливость к погодным условиям. Измерения можно проводить в любую погоду. Как правило, такие устройства выполняются из прочных материалов, которые отличаются высокой износостойкостью. Наиболее важные части прибора обладают влагостойкостью.

 
На заметку! Каждое измерительное устройство, используемое геодезистами, имеет личный паспорт. В этом документе в обязательном порядке указывается дата последней проверки.

Чем отличается нивелир от лазерного уровня? Оптические приборы подходят для профессионального применения. Лазерные устройства чаще всего эксплуатируются в домашних условиях при выполнении ремонтных манипуляций разной сложности. Они отличаются компактностью и универсальностью.

Оптические нивелиры больше подходят для профессионального использования.

Использовать приборы очень просто, к тому же не требуется присутствие дополнительных лиц. Главный недостаток лазерных моделей – необходимость подключения к сети. Однако некоторые устройства функционируют от батареек.