6 типов геодезических нивелиров: устройство, характеристики, принцип работы, правила эксплуатации, производители

В строительстве и геодезии нивелир является обязательным устройством. Этот прибор позволяет проводить нужные замеры с высокой точностью. Производители выпускают устройства, которые помогут выполнить измерение высот на открытой местности и в помещении.

Что такое нивелир и нивелирование

Что же такое нивелир? По своей сути это прибор, при помощи которого осуществляется нахождение разницы между высотой точки земной поверхности, условно взятой за горизонт, и другой точкой земли, расположенной на некотором расстоянии от первой. Данный процесс называется нивелированием. В ходе него геодезист, картограф или строитель определяет рельеф местности по превышению показаний.

Стоит отметить, что во время инженерных изысканий геодезисты вместе с нивелиром также используют теодолит.

Виды нивелиров и сферы использования

Существует три основных вида нивелиров: оптический, цифровой и лазерный.

В основе их устройства лежит единый принцип. Однако по функциональности, точности, простоте в эксплуатации некоторые модели могут уступать своим более технологически усовершенствованным аналогам.

Для чего нужен нивелир? Сфера применения нивелиров достаточна обширна — прибор незаменим в картографии, строительстве, возведении дорог и геодезии. В зависимости от задачи, которая стоит перед оператором, применяется нивелир одного из трех видов.

Оптический

Оптический нивелир представляет класс устройств простейшего типа. Устройство оптического нивелира следующее: на триггере (основании) оборудования прочно фиксируется основной блок, состоящий из зрительной трубы, подъемных винтов, фиксирующего механизма и других элементов надстроек.

Фокусировку и регулирование положения зрительной трубы необходимо производить самостоятельно. Оптическое устройство предполагает наличие определенных знаний и навыков в геодезии. В противном случае есть риск получения неточных значений при замере.

Что же касается мобильности и автономности нивелира, то это, пожалуй, его самая сильная сторона. Оптический прибор не нуждается в аккумуляторном или сетевом питании. Работать с ним можно длительное время, благодаря одновременно простой и надежной конструкции.

Цифровой электронный

Цифровые нивелиры — класс устройств с повышенной точностью. При нивелировании используется измерительная рейка, по которой прибор считывает показания.

Регулировка и фокусировка происходит автоматически, благодаря встроенному в коробку ПО (программное обеспечение) для обработки данных. Это же ПО принимает участие в расчетах замеров высот и углов. В итоге на дисплее нивелира отображаются конечные результаты, не требующие дополнительных расчетов.

Не смотря на точность и удобство в использовании цифровые модели не получили широкого распространения. Связано это с высокой ценой таких нивелиров. Самые бюджетные устройства обойдутся в 70-80 тыс. рублей, в то время как цена за профессиональные модели премиум класса достигает нескольких сотен тысяч.

Лазерный

Лазерные нивелиры в последние годы все чаще можно встретить в строительной сфере. Производители делают приборы разной функциональности и назначения.

Данный класс является самым универсальным. Лазерные модели используют в процессе возведения фундамента, при монтаже окон, оклейке стен, укладке напольного покрытия. Световой индикатор позволяет выполнять проекции вертикальных, горизонтальных и даже наклонных плоскостей.

Некоторые приборы данного типа обладают механизмом самофокусировки. При неправильном положении рабочего блока датчики издают характерный световой или звуковой сигнал.

Виды нивелиров лазерного типа:

• Линейные;
• Ротационные;
• Точечные.

Приборы отличаются сферой использования и функциональностью.

Позиционный линейный

Во время работы линейного устройства происходит преломление света путем его прохождения через систему линз и призм в зрительной трубе. В итоге данного действия нивелир формирует статические линии, которые с высокой точностью ориентированы в заданном пространстве. С помощью этих линий и осуществляется сам процесс замера искомых величин.

Используют линейные нивелиры преимущественно в закрытом пространстве для черновой и чистовой отделки пола и стен.

Ротационный

Ротационный прибор отличается от линейного большей дальностью. Строение ротационного нивелира следующее: лазерное устройство, помещенное в верхнюю часть основного блока, очерчивает вокруг устройства окружность в процессе вращательных действий специального механизма. Таким образом и формируется нужный уровень.

Нивелир используют при строительных работах под открытым небом. Дальность его действия достигает 300, 500 и даже 800 метров.

Точечный

Точечный прибор испускает луч визирования, формирующий индикаторную точку на объекте. С ее помощью производится замер. Ряд моделей выпускает одновременно вертикальные и горизонтальные лучи, что значительно увеличивает их функциональность.

Устройство и характеристики

Нивелир — это точный геодезический прибор для определения превышения высоты точек земной поверхности относительно условного горизонта, взятого за точку отсчета.

Устройство геодезического нивелира и его функциональность зависит от вида устройства. Самым простым механическим прибором является оптический нивелир. Основными частями такого нивелира являются: зрительная труба, пузырьковый уровень, коллиматор и оси визирования. Такое устройство всегда используется в паре с линейной рейкой с измерительным шагом в 10 см.

Принцип работы электронного нивелира аналогичен оптическому. Однако фокусировка, настройка и снятие показаний осуществляется автоматически, что в некоторой степени исключает ошибки оператора. Результаты замеров отображаются на ЖК дисплее.

Принцип работы лазерного нивелира несколько отличается от электронных и механических моделей. Встроенный в основной блок лазер проводит замер путем отображения светового индикатора на измеряемой поверхности: линейной шкале, стене, деревянной рейке или другом объекте.

Лазеры бывают двух цветов: зеленого и красного. Зеленый индикатор больше подходит для работы в светлое время дня. При этом его дальнобойность выше красного луча, а значит и радиус измерений будет больше. Что же касается нивелиров с красным индикатором, то они получили широкое распространение в монтажных и облицовочных работах внутри помещений.

ГОСТ

Для контроля качества и точности нивелиров были разработаны специальные стандарты, которым должны соответствовать профессиональные модели. Изначально контроль за приборами осуществлялся согласно ГОСТу 10528-76. Однако появление устройств нового поколения, которые в разительной степени отличались от своих предшественников, потребовало внесение корректировок.

Так на замену устаревшему ГОСТу пришел новый стандарт под номером — 10528-76. Он контролирует тип устройства, его характеристики, функциональность и класс погрешности.

Материал

Сам нивелир изготавливается из прочного качественного материала. От него зависит точность и износостойкость устройства. Обычно для корпуса используется высококачественный пластик. Однако встречаются модели с металлической коробкой.

Штатив — обязательный элемент в нивелировании. Обычно оператор использует в работе алюминиевую треногу. Ее преимуществами являются невысокая стоимость, легкий вес, прочность и износостойкость.

Ножки штатива делают также из дерева, пропитанного влагоотталкивающим раствором. Деревянная тренога стоит дороже алюминиевой, но при этом она более прочная и устойчивая.

Для работы с нивелиром в домашних условиях, например, при оклейке стен или установке розеток на одном уровне, подойдет компактная мини-тренога из стеклопластика.

Пример технических характеристик нивелира модели ADA ROTARY 400 HV-G SERVO:

Размеры и вес

Средний вес нивелиров колеблется в пределах от 400 грамм до нескольких килограмм в зависимости от вида прибора и материала, из которого он сделан.

Вес оптических моделей часто не превышает 1700 грамм. Масса устройства со штативом достигает 5-10 килограмм.

Размеры нивелира:

• Ширина — 10 — 14 см;
• Высота — 18 — 22 см;
• Длина — 15 — 20 см.

Классы точности нивелиров

По стандартам ГОСТ осуществляется классификация нивелиров по точности. Данный показатель обозначает допустимую погрешность прибора в миллиметрах, которая оптимальна для линейного расстояния в 1 километр.

Изготавливаются приборы следующих классов точности:

• Высокоточные — их заявленная погрешность не превышает 0,5 мм;
• Точные — погрешность таких приборов колеблется в пределах 3 мм;
• Технические — погрешность достигает 10 мм.

Описание нивелира как правило содержит информацию о классе точности конкретного прибора.

Правила эксплуатации

Чтобы получить точные значения, перед началом работы прибор необходимо правильно настроить, закрепив на штативе.

Установка штатива

Работа с нивелиром начинается с установки штатива. В помещении с твердыми ровными полами установить треногу не составит труда. А вот на открытой площадке, имеющей, например, холмистый рельеф, выбрать правильное расположение штатива будет сложнее.

Подставку для нивелира нужно установить строго вертикально, относительно земной поверхности. Для контроля положения используется пузырьковый уровень, который нередко встроен в саму конструкцию штатива. Бегающий внутри небольшой колбы пузырек должен оказаться в самом ее центре. Поймав данный момент, ножки треноги фиксируются специальным винтом.

Монтаж и калибровка нивелира

Во время установки нивелира на головку штатива важно контролировать и уровни в самом приборе. Пузырек в ватерпасе устройства должен обязательно оказаться по середине колбы. Данные действия сведут погрешность прибора к минимуму. Настройка нивелира осуществляется подъемными винтами, в процессе работы с которыми необходимо найти правильное положение устройства по пузырьковому уровню.

Перед началом измерительных работ следует убедиться в прочности крепления. Нивелир должен быть надежно зафиксирован на штативе винтовым соединением.

Фокусировка оптико-механического узла

В оптическом нивелире фокусировка оптико-механического узла на шкале, установленной в точке замера, осуществляется на глаз.

Процесс замера включает следующие этапы:

1. Наведение объектива коллиматором на рейку, установленную вертикально в точке отсчета;
2. Появление сетки нитей благодаря вращению окулярного кольца;
3. Настройка резкости фокусировочным винтом;
4. Нахождение искомого значения в точке пересечения горизонтальной и вертикальной нитей объектива.

Измерение и фиксация данных

Чтобы провести замер, нивелир на штативе помещают в центре между двумя точками земной поверхности, являющихся краями исследуемого участка местности. В точках в вертикальном положении устанавливают нивелирные рейки, по которым оператор и будет снимать показания.

Поочередно окуляр нивелира наводится на каждую из реек. Полученные в процессе нивелирования значения фиксируются на листе бумаге. Разность между ними и есть искомое значение превышения условной высоты точки горизонта. Чем ниже полученный параметр, тем ровнее участок.

Особенности работы с оптическим нивелиром

Работа с оптическим нивелиром требует точного соблюдения правил по его эксплуатации. Кстати, как работать с бытовым лазерными уровнями, а также их разновидности мы разобрали в этой статье.

Как используют оптический нивелир для устройства основания

Подготовка и выравнивание участка для строительства дома включает следующие этапы:

1. Возведение на участке сетки при помощи деревянной конструкции;
2. Определение нивелиром высоты каждой точки земли, расположенной на заданном расстоянии;
3. Все отметки суммируются и делятся на 20 для получения среднего значения;
4. Из найденного значения отнимается высота чистого пола.

Полученная в итоге разность является толщиной слоя засыпки под основание дома.

Как пользоваться оптическим нивелиром при строительстве фундамента

Процесс работы нивелиром при возведении фундамента аналогичен устройству основания под дом. Перед возведением фундамента определяется рельеф участка, после чего производятся инженерные работы по его выравниванию.

Ошибки при использовании оптического нивелира

При работе с нивелиром важно соблюдать правила его эксплуатации и хранения. Процесс замера выполняется в точном следовании представленным инструкциям. От правильности настройки и установки прибора зависит точность его показаний.

Нивелир — высокоточное устройство, требующее бережного и аккуратного использования. Прибор может сбиться или выйти из строя при повреждения и ударах.

Хранить нивелир лучше в заводском чехле, где он будет надежно зафиксирован.

Особенности работы с лазерным нивелиром

Лазерный нивелир — достаточно простое устройство, с которым справится даже новичок в строительном деле. Однако начало работы с ним все-таки рекомендуется начинать с руководства.

Устройство и принцип работы трехмерного лазерного нивелира

Такой прибор отличается наличием нескольких лазерных устройств, при помощи которых можно выстроить линии одновременно на стенах, потолке и полу. Трехмерный нивелир облегчает отделку и монтаж помещений. При этом универсальность прибора исключает необходимость использования дополнительных уровневых приспособлений.

Как измерить расстояние лазерным нивелиром

Ряд лазерных моделей оснащены внутренним линейным дальномером. Такие приборы не только выстраивают линии в пространстве, но и считывают расстояния между заданными точками.

Если у устройства все же нет такой функции, то размер проема, стены или другого объекта можно измерить строительным метром по лазерной линии.

Как пользоваться лазерным нивелиром при устройстве пола

Во время выравнивания пола и обустройства лаг нивелир запускают таким образом, чтобы по периметру комнаты образовалась сетка, по которой и осуществляется отделка.

Использование при работе со стенами

Сфера использования лазерного оборудования при отделке внутреннего пространства помещения и монтаже настенной мебели и электроники обширна. Лазерную сетку применяют в качестве контроля укладки кирпича, оклейки стен, установки светильников, выключателей, розеток.

Как проверить погрешность лазерного нивелира

Для проверки погрешности лазерного оборудования достаточно самостоятельно провести в небольшом помещении следующий опыт:

1. По центру комнаты устанавливается работающий нивелир. В месте пересечения лазерных линий на стене отмечается точка (а1);
2. Нивелир разворачивается на 180°, после чего отмечается другая точка (b1), также находящаяся в месте пересечения линий;
3. Устройство перемещают на расстоянии 50-60 см от первой стены, снова включают и отмечают точку а2);
4. Тоже самое проделывают и с противоположной стеной, отмечая точку (b2);
5. Далее измеряют расстояние между точками а1 и а2 и точками b1 и b2;
6. Из большего параметра, полученного при замере расстояний, вычитается меньшее. Разность является показателем погрешности прибора.

Чем ближе данное значение к погрешности, заявленной производителем, тем точнее прибор.

Как используются ротационные лазерные нивелиры на открытой местности

Лазер ротационного нивелира вращается с очень большой скоростью, благодаря чему лазерные линии видны даже в солнечную погоду. Это позволяет использовать прибор на открытой местности. Лазерный механизм способен вращаться на 360°, очерчивая вокруг себя пространство радиусом в несколько десятков метров.

Нивелир незаменим при нанесении разметок, монтажа проемов, заливке фундамента. Ротационный прибор обладает большим радиусом действия и высокой точностью. Иногда в комплекте с устройством идет отдельный датчик, предназначенный для улавливания луча визирования на больших расстояниях.

Достоинства и недостатки оптических и лазерных приборов

У лазерных и оптических приборов есть свои неоспоримые достоинства и недостатки, на которые стоит обратить внимание при выборе устройства.

Достоинства оптического нивелира:

• Полная автономность устройства;
• Низкая стоимость;
• Высокая точность.

Недостатки:

• Самостоятельное выравнивание и настройка прибора, требующая определенных навыком и умений;
• Необходимость постоянного контроля уровней;
• Невозможность провести замер без помощи другого человека, осуществляющего вертикальное удержание рейки со шкалой.

Достоинства лазерного нивелира:

• Простота в использовании;
• Четкие яркие визуальные проекции, которые хорошо видно на улице и в помещении;
• Большой радиус действия;
• Автонастройка.

Недостатки:

• Зависимости от аккумуляторной батареи или сетевого источника питания;
• При использовании прибора без защитных очков существует риск повреждения роговицы и сетчатки глаза;
• Высокая стоимость профессиональных моделей.

Как выбрать нивелир: производители и обзор моделей

ADA Instruments занимается выпуском точного измерительного оборудования для европейского и азиатского рынков. В его ассортимент входят оптические и лазерные нивелиры. Приборы данного бренда представлены как бюджетными, так и более дорогостоящими моделями.

Особую популярность среди геодезистов и строителей приобрел нивелир ADA PROLiner 4V А00474. Данный прибор имеет металлический корпус, обеспечивающий износостойкость и прочность. Лазерное устройство проецирует 1 горизонтальную, 4 вертикальные линии и точку отвеса. Помимо нивелира в комплект входит приемник, увеличивающий радиус действия прибора до 70 м.

DEKO — всемирно известный бренд недорого качественного инструмента. В каталоге компании в основном присутствую нивелиры с лазерным механизмом. Здесь можно приобрести бюджетный прибор для частного использования, например, для самостоятельного ремонта в доме или на даче.

Одной из популярных моделей производителя является DEKO DKLL12. Компактное небольшое устройство квадратной формы оснащено зеленым лазером, проецирующим горизонтальную и вертикальную линии. Корпус прибора сделан из пластика. Дальность действия 15 м.

Bosch — немецкая компания, производящая профессиональный инструмент для строительной отрасли. Нивелиры данного бренда отличаются высокой точностью и повышенным сроком службы.

BOSCH GCL 2-15 G + RM 1 профессиональная модель второго класса точности (погрешность 3 мм). Корпус изделия сделан из высокопрочного пластика. Питание нивелира идет от трех аккумуляторных батареек вида ААА, обеспечивающих 22 часа автономной работы устройства. Нивелир выстраивает горизонтальные и вертикальные перекрестные линии большой точности. Настройка осуществляется автоматически.

Отечественная компания Зубр выпускает нивелиры разного класса точности. Здесь есть оптические и лазерные приборы среднего и дальнего радиуса действия, механического и автоматического устройства. По функциональности и точности продукция Зубра не уступает европейским брендам.

Так ЗУБР 34902-2_z01 — точный прибор с погрешностью 3 мм. Он оснащен инфракрасным лучем, проектирующим вертикальную и горизонтальную линии. Легкое и компактное устройство питается от 2 батареек АА. Подходит для внутренних монтажных и строительных работ.