Ugrás a tartalomhoz

Geodézia 10., 10 A trigonometriai magasságmérés

Tarsoly Péter (2010)

Nyugat-magyarországi Egyetem

10.4 A magassági kör és szerkezete

10.4 A magassági kör és szerkezete

A magassági kör szerkezete eltér a vízszintes körétől. A magassági- vagy a zenitszög mérésekor a mért szög egyik szárát a helyi vízszintes vagy függőleges jelöli ki a számunkra. Ezt megvalósítani csakis úgy lehetséges, ha biztosítva van a magassági kör indexének vízszintes vagy függőleges helyzete. Ennek egy másik következménye az, hogy a magassági kör nem lehet rögzített helyzetű, az a távcsővel együtt forog.

A magassági körök anyaga napjainkban a vízszintes körhöz hasonlóan üvegből készül. A magassági kör az osztásokat zenitszög szerinti folytatólagos számozásként hordozza a mai műszereknél (10-2. ábra).

10-2. ábra. A magassági kör számozása

A távcsövet és a magassági kört úgy ékelik egymáshoz, hogy a távcső irányvonala a szerkezeti megoldástól függően valamely szögnegyed kezdőosztásával essen egybe. Az indexvonás a zenit irányában, azaz a helyi függőleges irányában helyezkedik el. A magassági kör esetén biztosítani kell, hogy az indexvonást a magassági kör középpontjával összekötő egyenes mindig függőleges legyen, még akkor is, ha az állótengely kis mértékben dől. Erre a célra szolgálnak a kompenzátorok, illetve régebbbi műszereknél az indexlibellák. Az elektronikus műszereken a kompenzátor feladata kettős. Egyrészt azon túl, hogy biztosítani kell az indexvonás képének egy adott helyen történő leképezését a magassági körön, másik feladata meghatározni az állótengely függőlegestől való eltérését, azaz az állótengely dőlését.

A mai elektronikus teodolitokon és mérőállomásokon elterjedten alkalmazzák az ún. folyadék kompenzátoros megoldást (10-3. ábra). Jól ismert, hogy a folyadék optikailag ugyanolyan közegként viselkedik, mint valamilyen üvegtest, például lencse vagy prizma. A fénytörés és fényvisszaverődés szempontjából azonban érdekes az a tulajdonsága, hogy amikor a folyadékot tartalmazó edényt megdöntjük, akkor a folyadék vastagsága az edény aljához képest változik, viszont egy prizma esetén nem ez a helyzet. Így a folyadék tulajdonképpen egy változó vastagságú prizmaként fogható fel. Folyadékként a műszerekben olajat alkalmaznak.

10-3. ábra. A folyadék-kompenzátor alapelve

A Leica cég TPS sorozatú műszereinél alkalmazott elektronikus folyadék-kompenzátor (10-4. ábra) említett két feladatát nem egyetlen indexszállal, hanem több indexszál egymáshoz képest megfelelő szögben történő elhelyezésével oldják meg. A (7) fényforrás az (1) prizmára erősített szálakat megvilágítja, amelyeknek (5) képei a (3) prizmán történő törés, valamint a (2) olajfolyadék felszínén való visszaverődés után a (6) fényérzékeny soros diódán képződnek le. Ha az állótengely pontosan függőleges, akkor a szálak képei ugyanazt a helyzetet foglalják el egymáshoz képest, mint az (1) prizma lapján. Ha viszont az állótengely nem függőleges, akkor a szálak képei a fényérzékeny diódán eltolódnak, valamint megváltozik közöttük a távolság is. Az első eset az állótengely hosszirányú, a második pedig a rá merőleges, keresztirányú dőlésének a következménye. A szálak képének eltolódásából, valamint a közöttük lévő távolság változásából a feldolgozó egység a hossz- és keresztirányú dőlést kiszámolja.

10-4. ábra. Az elektronikus folyadékkompenzátor megoldása a Leica műszereknél

A fotódióda - a vízszintes körleolvasáshoz hasonlóan - az index szerepét is betölti azáltal, hogy a szálak képei azon leképződnek, így az indexszálak képéhez tartozó kód-körleolvasások elvégezhetők. A kompenzátort a műszertörzsben, az állótengelyben helyezik el, azért, hogy a műszer forgatásának és a külső rázkódásoknak a következményeként annak felszíne hamarabb csillapodjék. A Leica cég műszereihez hasonlóan folyadékkompenzátort alkalmaznak a Trimble és a Sokkia cég műszereiben is.

10-5. ábra. A kompenzátor szerkezeti megoldásának elve a Trimble műszereknél

Más műszergyártók műszereiben a kompenzátor ingás felfüggesztésű metál oxid félvezető dióda (Complementary Metal Oxide Semiconductor – CMOS). Az állótengelyben elhelyezkedő fényforrás sugara, hasonlóan a Leica műszernél ismertetettek szerint, egy lencsén és a folyadék felszínén történő áthaladás és tükrözés után megvilágítja a dióda érzékelőit. Ha az állótengely nem függőleges, akkor a dőlésnek megfelelően a fénysugár az érzékelőt más és más helyzetben világítja meg. Az érzékelőn megvilágított pixel helyzetéből az állótengely dőlése meghatározható. (10-5 .ábra)

A feldolgozás eredményeként a magassági körleolvasás értéke a műszer kijelzőjén leolvasható. Az állótengely dőlésének megjelenítésére a műszergyártó cégek többféle megoldást alkalmaznak. A dőlés mértéke a kijelzőn numerikusan és grafikus formában is megjeleníthető. A Leica TC 605 és a Geodimeter 600 műszerek esetén a hossz- és keresztirányú dőlést külön sorban négyzet alakú pixelek mutatják. Egyes típusoknál, például Leica TC 1800, Sokkia 230R, Sokkia 310, a dőlést a kijelzőn szelencés libella formájában szemléltetik. Ezért ezeket a „libellákat” elektronikus libelláknak is nevezzük.

Azokat a kompenzátorokat, amelyekkel a dőlés a fentebb leírtakhoz hasonlóan két egymásra merőleges irányban meghatározható, kéttengelyű kompenzátoroknak nevezzük. A mai elektronikus geodéziai műszereken kizárólag kéttengelyű kompenzátorokat alkalmaznak.

A kompenzátor fontos jellemzője a kompenzálás tartományának mértéke és a beállás pontossága. A kompenzálás tartománya alatt azt a legnagyobb szöget értjük, amekkora állótengely-ferdeség mellett a dőlés mértéke még meghatározható és a kompenzátorral „korrigálható”. A kompenzálás tartománya és a beállás pontossága műszertípustól függően változik. Általában a kompenzálás tartománya ± 3’...5’, a beállás pontossága a ± 0.5”... 3”. Mind a kompenzálási tartományt, mind a beállás pontosságát a műszergyártó cégek a műszer kézikönyvében megadják. Abban az esetben, ha az állótengely dőlése a kompenzálás tartományát meghaladja, akkor a műszer kijelzőjén figyelmeztető üzenet jelenik meg, és a vezérlő program a mérést letiltja.

A kompenzátor helyes működését rendszeresen, általában évenként ellenőriztetni kell. Az ellenőrzést a műszergyártó cégek vagy képviseleteik laboratóriumaiban arra betanított személyek végzik. Ennek során elvégzik a kompenzátor mind hardveres, mind szoftveres ellenőrzését, amelyről hiteles jegyzőkönyvet állítanak ki, feltüntetve a vizsgálat érvényességi idejét is. Tekintettel arra, hogy a kompenzátornak mind a magassági, mind a vízszintes szögmérésnél alapvető jelentősége van, ezért annak sérülése esetén a műszer használhatatlanná válik. Ha a kompenzátort kisebb sérülés éri, amelyet a felhasználó nem vesz észre, akkor annak ellenére, hogy a mérések elvégezhetők, a méréseket a helytelen működésből adódóan durva vagy jelentős szabályos hibák terhelhetik. Ezért a műszer szállításakor és annak kezelésekor kerüljük, hogy azt erős rázkódás vagy koccanás érje. A műszert óvatosan vegyük ki a műszerdobozból, és szintén óvatosan helyezzük vissza a mérések befejeztével.