Das Gerät und das Funktionsprinzip der Wasserwaage

Eine Wasserwaage ist ein Gerät zur Bestimmung des Höhenunterschieds (Differenz) von zwei Punkten, die sich in einem bestimmten Abstand voneinander befinden. Es gibt viele Arten von Nivelliergeräten, aber alle laufen darauf hinaus, das Problem zu lösen, diesen Unterschied entweder visuell zu bestimmen oder ihn mit verschiedenen Geräten (z. B. digital) abzulesen.

Um genau zu verstehen, wie die Nivellierung durchgeführt wird und welche Varianten dieses Geräts für bestimmte Aufgaben am besten geeignet sind, ist es erforderlich, den allgemeinen Aufbau der Nivellierung klar zu verstehen.

Ebenen, die in der geodätischen Vermessung und im Bauwesen verwendet werden, werden in mehrere große Kategorien unterteilt. Dies sind sowohl traditionelle optische als auch modernere Geräte mit elektronischer Technologie und Laserstrahlung. Sie alle haben eine andere Struktur. Betrachten wir der Reihe nach die Grundprinzipien und Merkmale jeder dieser Kategorien.

Eine Nivelliervorrichtung vom optischen Typ erschien früher als andere. Der Aufbau all dieser Geräte umfasst ein Teleskop mit einem Okular und Linsen, die eine Annäherung an die erforderliche Anzahl von Malen liefern. Bisher mussten alle optischen Nivelliergeräte manuell auf den Point of Interest ausgerichtet und mit verschiedenen Schrauben - Anheben, Ausrichten und Elevieren - darauf fokussiert werden. Zur genauen Positionierung des Teleskops in den Horizont wurde eine zylindrische Wasserwaage angebracht.

Bei Messungen ist ein wichtiger Bestandteil des Füllstands der Messstab. Außerdem sind alle Modelle von optischen Nivelliergeräten mit einem Filament-Entfernungsmesser zum Messen von Entfernungen ausgestattet, und einige sind mit einem horizontalen Schenkel ausgestattet, mit dem Sie Winkel in der horizontalen Ebene messen können.

Das Funktionsprinzip eines solchen Geräts ist recht einfach. Die Wasserwaage wird auf einer ebenen Fläche montiert, mit Hilfe von Schrauben wird das Teleskop in eine waagerechte Position gebracht. Die beiden Punkte am Boden - der Startpunkt und der zu messende - müssen durch das Okular gut sichtbar sein. Der Messstab wird zuerst auf den Startpunkt eingestellt und die Messwerte werden entlang des Nivelliergewindes abgelesen (genauer gesagt entlang des mittleren Fadens dieses Netzes). Anschließend wird die Latte an die zu messende Stelle übertragen und die Ablesung erneut durchgeführt. Der Unterschied zwischen ihnen ist der gewünschte Wert.

Die meisten Niveaus, die in der modernen Geodäsie und Konstruktion verwendet werden, unterscheiden sich etwas von den oben beschriebenen. Die meisten Modelle sind beispielsweise mit einem Kompensator ausgestattet. Ein Kompensator ist ein Gerät, das das Instrument automatisch auf den Horizont ausrichtet. Die Verwendung eines Kompensators macht Messungen genauer und einfacher.

Darüber hinaus gibt es eine Kategorie von digitalen Nivelliergeräten, die keine visuelle Höhenbestimmung mit einem Messstab erfordern (diese Funktion wird von einem digitalen Lesegerät übernommen). Sie haben erhebliche Vorteile und sind als professionelle Messgeräte weit verbreitet.

Zu den unbestrittenen Vorteilen elektronischer Nivelliere gehören die Automatisierung und die Stabilität der Messungen. Das digitale Lesegerät ist auf jeden Fall zuverlässiger und genauer, da seine Arbeit nicht vom Faktor Mensch und viel weniger von den Sichtverhältnissen abhängt.

Das Diagramm der Hauptkomponenten einer digitalen Libelle unterscheidet sich von einer optischen Libelle durch das Vorhandensein eines Lesegeräts und eines Bildschirms, auf dem die Messwerte angezeigt werden, sowie eines speziellen Messstabs. Diese Schiene hat einzigartige Barcodes. Aus einem dieser Codes kann das Lesegerät genau die Höhe bestimmen, auf die das Niveaurohr zeigt. Die Höhenwerte werden auf dem Display angezeigt.

Die Ablesung wird per Knopfdruck gestartet und verschiedene Modelle von Digitalnivellieren haben die Funktion Werte zu speichern und zu exportieren.

Da das Gerät im Feldeinsatz eingesetzt wird, beinhaltet seine Konstruktion immer ein Gehäuse mit erhöhtem Schutz gegen Staub und Feuchtigkeit. Der Aufbau des Teleskops unterscheidet sich kaum vom Design eines optischen Geräts, es verfügt zudem über Linsen mit einem 20- bis 50-fachen Vergrößerungsfaktor. Je höher die Multiplizität, desto genauer ist das Gerät.

Elektronische Geräte können auch über eine horizontale Winkelmessfunktion verfügen.

Geräte mit Laser-Emittern heben sich in einer eigenen Kategorie hervor. Diese Wasserwaage ist originell gestaltet und hat kein Teleskop. Die visuelle Fokussierung auf den gemessenen Punkt erfolgt bereits auf Kosten eines Lasers, der in eine gut sichtbare Lichtlinie (in einigen Fällen - in einen Punkt) projiziert wird.

Die Reichweite des Lasers ist begrenzt, was der Hauptnachteil dieses Gerätetyps ist. Aber sie sind bequem für Haushalts- und Bauzwecke zu verwenden. Lasermodelle mit kleinem Aktionsradius sind kostengünstig, sie werden im Innenbereich bei Bauarbeiten, Markierungen, bei der Installation verschiedener Strukturen und Möbel verwendet.

Für Arbeiten im freien Gelände werden auch Lasernivelliergeräte einer Sonderklasse hergestellt, die Licht auf weiter entfernte Punkte projizieren können. Sie werden häufig in Verbindung mit einem speziellen Laserdetektor eingesetzt und sind erfolgreich bis zu einer Entfernung von 500 m im Einsatz.

Eine derartige Vorrichtung umfasst eine LED (eine oder mehrere) und ein optisches System, das die Strahlung der LED in eine Ebene projiziert.

Der Ablesung des Gerätes geht der Fokussiervorgang voraus. Zum Fokussieren wird ein spezielles Element verwendet - eine Ratsche, die sich dreht, um die Fokussierlinse zu führen. Wenn ein ausreichend klares Bild des Messstabs erhalten wird, ist es auch erforderlich, ein klares Bild des Absehens zu erhalten.

Der mittlere Faden dieses Netzes bestimmt die Höhe. Zur Verdeutlichung müssen Sie das Okularknie in die gewünschte Position drehen.

Bei optischen Wasserwaagen klassischer Bauart sieht man durch das Teleskop eine Blasenampulle einer zylindrischen Wasserwaage. Mit Fokussierung auf die Blase wird das Rohr durch Drehen der Führungsschrauben in eine horizontale Position gebracht.

Wird das Problem der horizontalen Ausrichtung mit Hilfe eines Kompensators gelöst, ist keine zylindrische Wasserwaage am Teleskop erforderlich, sondern eine Einstellwaage am Gerätekörper. Mit seiner Hilfe müssen Sie das Gerät auf die Standfläche stellen, seine Position mit den Schrauben anpassen und erst dann fokussieren.

Weiteres Zubehör des Gerätes sind Stativstative und Messstäbe.

Das Stativ besteht aus Leichtmetall oder Aluminium und dient dazu, das Gerät in die gewünschte Position und auf die gewünschte Höhe zu bringen. Bei der Auswahl eines Stativs sollten Sie auf die maximale Höhe, die Halterung (sie muss ergonomisch sein und das Gerät fest in der gewünschten Position fixieren) sowie auf Stärke und Gewicht achten.

Der Rechen verdient besondere Aufmerksamkeit.Es sollte eine ausreichende Länge haben (es werden unterschiedlich große Stäbe hergestellt) und eine Werteskala haben, die im Okular der Wasserwaage aus großer Entfernung gut zu erkennen ist.

Alle Messschienenmodelle sind mit den Buchstaben PH und den Zahlen nach der Buchstabenbezeichnung gekennzeichnet. RN 3-2500 bedeutet beispielsweise: eine Nivellierlatte mit einer Genauigkeit von 3 mm, einer Länge von 2500 mm.

Einige Lamellen sind klappbar und mit dem Buchstaben "C" gekennzeichnet.

Gehen Sie bei der Auswahl einer Nivellierstange davon aus, dass ihre Länge zwischen 1 und 5 m liegt und die Messgenauigkeit vom Material abhängt, aus dem die Stange besteht. Invar ist eine spezielle Legierung, die bei Temperatureinwirkung nicht sehr dehnungsempfindlich ist.

Das Gerät und die Funktionsweise der Wasserwaage sind je nach Typ unterschiedlich. Optische und digitale Instrumente haben eine Visierachse entlang des Teleskops, die in die gewünschte Richtung und horizontal ausgerichtet werden muss. Dabei kommen sowohl ein optisches System als auch digitale Auslesegeräte und Automatisierungselemente wie ein Kompensator zum Einsatz.

Die Verwendung digitaler Nivelliere und Modelle mit Kompensator ist einfacher als die Verwendung herkömmlicher Instrumente. Gleichzeitig benötigen digitale Geräte eine Stromversorgung, Schutz vor Staub und Feuchtigkeit und können auch mehr kosten. Laserniveaus sind ein separater Typ.

Im folgenden Video erfahren Sie, wie Sie das Level verwenden.