Нивелир это прибор служащий для измерения чего: Страница не найдена – Инструментальный навигатор

для чего нужен электронный строительный нивелир? Принцип работы и виды. Что измеряет? Особенности цифрового и геодезического нивелиров, для строительства дома. Как выбрать?

Один из главных принципов строительства заключается в том, что основа сооружения, будь то фундамент или пол, должна быть горизонтально ровной. Если не соблюдать это правило, не может быть и речи об установке той же мебели, а вся конструкция может рухнуть, если при расчетах проектировщики отталкивались от ровной поверхности, которой нет. Чтобы избежать ошибок еще на этапе проектирования и правильно представлять себе рельеф местности, используется специальный геодезический прибор – нивелир.

Устройство

По сути, современный нивелир – это не один прибор, а их группа, в которой каждый механизм позволяет добиться поставленной цели, но делает это разными способами. Соответственно, внутреннее строение агрегата тоже существенно отличается.

Простейший нивелир, который можно считать классическим, представляет собой сочетание нескольких простейших строительных инструментов. В его основе лежат обыкновенный пузырьковый уровень, увеличительная («подзорная») труба и визирная ось. При такой конструкции, безусловно, важную роль играет точность зрения оператора, ведь прибор сам по себе ничего не измеряет, он лишь позволяет «измерить уровнем» особенности ландшафта или строения.

Современные модели нивелиров имеют дополнительные функции, но у оптического варианта их нет, потому он часто используется в комбинации с другими строительными инструментами – сантиметровой рейкой и нитяным дальномером.

Цифровые технологии были придуманы для того, чтобы исключить человеческие ошибки, а

цифровые нивелиры, соответственно, практически все делают за своего оператора – тому остается только направить инструмент на измеряемые поверхности. При этом устройство аппарата примерно то же, что и у его оптического «коллеги», только вся информация собирается самим прибором и выводится на экран.

На сегодняшний день наиболее популярной считается третья разновидность нивелиров – лазерные. Агрегат имеет коллиматорный прицел – примерно такой же, как на современном оружии. Нивелирование осуществляется на основе отклонений, наблюдаемых в направлении луча, который для работы в помещениях обычно делается красным, а для уличных изысканий – зеленым.

Любой нивелир устанавливается на

штатив, который позволяет добиться определенной устойчивости прибора даже в условиях полного отсутствия строго горизонтальных поверхностей. В большинстве случаев штативы изготавливают из алюминия, который одновременно легок и очень прочен. В качестве альтернативы может быть использована древесина, которая дороже и почти всегда тяжелее, зато не гнется и гарантирует максимальную устойчивость.

Компактные штативы для бытового использования могут производиться из стеклопластика, тогда как роль выбора материала для корпуса самого агрегата уже не столь принципиальна – обычно нужно прочное и надежное вещество, которым оказывается особый пластик или металл. То же самое касается и крепежных элементов.

Сам по себе нивелир нельзя назвать слишком уж тяжелым – в зависимости от модели и использованных для изготовления материалов его вес может колебаться

от 400 граммов до 2 килограммов. Для оптического прибора нормой можно считать вес примерно в 1,2-1,7 кг, но важно не забывать, что механизм практически бесполезен без идущей в комплекте треноги, а значит, суммарный вес конструкции легко может достигнуть пяти и более килограммов.

Раз речь зашла о массе устройства, назовем и примерные габариты для оптических изделий: 12-20 см в длину, 11-14 см в ширину и 12-22 см в высоту. Что касается цифровых устройств, то их размеры зависят еще и от диагонали экрана, которая у некоторых образцов достойно конкурирует с диагональю модных смартфонов.

Принцип работы

Оптические нивелиры, которые еще называют оптико-механическими, сегодня все еще встречаются на некоторых площадках, но понемногу выходят из обращения по двум причинам: во-первых, они не защищают от возможной ошибки оператора, во-вторых, требуют сразу двух человек для обслуживания. Оператор может отследить разницу уровней через зрительную трубу – в нее проходит луч света, тогда как сама труба вращается в горизонтальной плоскости. Второй человек нужен для того, чтобы держать мерную рейку, пока первый снимает показания.

Настраивать оптический нивелир приходится самим рабочим и это еще один риск для точности результата.

С лазерным нивелиром работать заметно проще хотя бы потому, что из него выходит видимый человеческим глазом цветной луч, который заменяет собой воображаемую линию в оптическом агрегате. Благодаря такому принципу организации работы любое отклонение луча от прямой линии, если оно вдруг случилось из-за отражающей способности поверхности, будет бросаться в глаза.

Большинство современных лазерных нивелиров умеют даже больше – при необходимости они проецируют на поверхность вертикальные и горизонтальные линии, строят углы и так далее. Некоторые модели допускают еще и удаленное управление – такой агрегат может обслуживаться одним человеком на площадке при условии работы с напарником.

Цифровой нивелир тоже является либо оптико-механическим, либо лазерным, вот только работа с ним существенно компьютеризована. Конструкция предполагает наличие собственного процессора и памяти, в этом случае сам прибор выступает напарником для своего оператора – второй человек для его использования не нужен. Бортовой компьютер агрегата позволяет точнее оценить перепады и правильнее оценить геодезическую картину, кроме того, он наглядно подает всю собранную (и уже просчитанную) информацию на специальный экран.

Помимо прочего, устройство умеет еще и запоминать те данные, которые оно зафиксировало, что для моделирования и проектирования очень удобно. Весь принцип работы такого нивелира построен на современных технологиях: даже деления на рейке нанесены в виде штрих-кода, чтобы компьютер мог их считывать автоматически.

Для чего нужен?

Основной задачей для процесса нивелирования является сравнение видимых поверхностей будущей стройплощадки для определения присутствия наклона или других неровностей. Устройство измеряет разности уровня между двумя поверхностями и позволяет составить адекватное представление о том, как выглядит рельеф – следовательно, полученные данные можно использовать либо для идеального выравнивания площадки, либо для того, чтобы эти самые неровности использовать.

Нивелиры используются в следующих случаях:

• для правильного составления проектов любого рода, подробных геодезических карт и планов высокой точности;
• для монтажа любых технических конструкций, будь то опоры линии электропередач или канализация, меняемая в процессе ремонта квартиры;
• для декоративного или имеющего любую другую цель выравнивания больших площадей, например, для строительства детских или спортивных площадок;
• для прогнозирования вероятного оседания того или иного строения, а также адекватной оценки масштабов происходящего и принятия мер во избежание обрушения;
• для монтажа в процессе строительства или ремонта дома конструкций, для которых традиционно необходим ровный горизонт – к таковым относятся полы, потолки и некоторые другие поверхности.

Большинство сложных моделей нивелиров являются редкой и очень дорогой техникой, доверяемой только специалистам самого высокого уровня, а вот более простые модели, служащие для бытового ремонта помещений, можно встретить у любого мужчины «с руками». Такие агрегаты чаще всего называют лазерными уровнями и их применение в быту весьма широко – без них крайне сложно правильно разметить углы или ровно уложить кафель и другие подобные отделочные материалы.

Если относиться к задаче с максимальной ответственностью, то даже для поклейки обоев такой прибор необходим – толстые разновидности полотен клеятся только встык, а потому нуждаются в идеальной вертикали стыков.

Нивелир с компенсатором пригодится также электрику, которому в процессе монтажа элементов электрической сети (выключателей, розеток, предохранителей) желательно выдерживать единый уровень для всех них.

Виды

Выше мы уже поверхностно прошлись по основным разновидностям подобного оборудования, однако такая его классификация оказалась бы слишком уж поверхностной – из-за многочисленных решаемых задач и разнообразия способов их решения подобные агрегаты делятся на куда большее количество типов. Стоит хотя бы немного внимания уделить каждому отдельному типу, отталкиваясь от того, к какому основному классу он принадлежит.

Электронный (цифровой)

Современные модели, как было сказано выше, выделены в отдельный класс скорее по дополнительным признакам в виде способности отображать и анализировать полученную информацию. При этом цифровой нивелир все равно относится к оптико-механическим либо лазерным и различить их весьма просто – у лазерного будет видимый луч, тогда как оптический агрегат будет производить свои вычисления без каких-либо видимых очертаний на стенах.

Практически всегда такой строительный инструмент следует считать профессиональным и даже промышленным – это очень дорогой прибор, который любитель просто не сможет себе позволить.

Особо детальной классификации цифровых нивелиров пока не существует по тем причинам, что они, во-первых, пока представлены небольшим количеством моделей, во-вторых, могут отличаться массой характеристик. Из классификации по собственным способностям стоит упомянуть только критерий точности. Но в большинстве случаев дорогая аппаратура демонстрирует способность нивелировать поверхности очень точно.

В остальном отличия касаются преимущественно сравнения бортовых компьютеров: в частности, оцениваются мощность процессора, способность программного обеспечения проводить различные вычисления, объем памяти для запоминания собранных сведений и результатов вычислений.

Лазерный

Такой тип геодезических приборов в плане классификации уже куда более разнообразен, отличия могут заключаться даже в ключевом аспекте – принципе работы. У позиционных моделей лазерный луч, излучаемый прибором, у своего основания проходит сквозь особую призму, тогда как у ротационного вместо призмы используется специальная линза.

Именно ротационный вариант считается куда более пригодным для выполнения более сложных задач – как минимум он позволяет проводить круговые измерения на 360 градусов, чего не получится сделать с позиционным агрегатом, а еще он обеспечивает повышенную дальность излучения видимого луча и имеет дополнительные полезные функции.

Существует также несколько условное деление на бытовые и профессиональные лазерные нивелиры, которое не имеет четких границ – разница заключается в количестве тех же дополнительных функций и качестве сборки, причем оба сравнения, конечно же, в пользу профессиональных моделей. В первую очередь адекватный нивелир должен быть защищен от проникновения в корпус влаги и пыли, и если для бытовой модели эта характеристика просто желанная и свидетельствует об ответственном отношении производителя к своей работе, то для профессиональных нивелиров это обязательная черта, без которой в такую категорию просто не попасть.

Профи-агрегат не только дает более точные результаты, но и помогает своему оператору в процессе настройки – специальная функция самовыравнивания инструмента гарантирует, что хотя бы сам он установлен ровно, а значит, минимизируется риск ошибки или безответственности оператора. Кроме того, профессиональные модели нередко оснащены приемником луча – с таким дополнительным узлом существенно возрастает как дальность измерений, так и их точность.

Что же касается наиболее функциональных разновидностей профессиональных лазерных нивелиров, то они предполагают еще и проецирование сетки на любую поверхность, возможность визуального построения углов и даже функцию удаленного управления, чтобы для второго рабочего отпадала необходимость выезжать на объект.

Лазерные нивелиры отличаются еще и по цвету испускаемого луча, но это вовсе не дизайнерская прихоть. Общепринято, что модели с зеленым лучом создаются специально для работы в условиях открытого пространства, поскольку волны зеленого цвета весьма устойчивы и способны без искажений проходить расстояние более километра, обеспечивая высокую точность измерений. Зеленый цвет хорошо фиксируется человеческим глазом, но может быть потерян в траве, особенно при ярком солнечном свете.

Нивелиры с красным лучом куда чаще используются в условиях помещения, эффективная дальность действия никогда не превышает показатель в 500 метров, но этот момент нужно уточнять для каждой отдельной модели – простенькие агрегаты и вовсе могут работать всего лишь на 10 метров.

Лазерный агрегат, как и цифровой, требует источника питания – хоть такой прибор и не умеет проводить самостоятельные вычисления, зато он обеспечивает визуализацию луча. Типичным решением для нивелира является наличие аккумулятора, нуждающегося в периодической зарядке. Сам аккумулятор может быть как съемным, так и несъемным – первый вариант хорош тем, что теоретически его можно заменить в случае поломки, второй же, как предполагается, изначально более надежный и долговечный, хотя сильно полагаться на это не стоит. Если же речь идет о небольшом и простом нивелире, способном поместиться в карман, не стоит удивляться, если он работает от обыкновенных батареек.

Изредка попадаются еще и сетевые нивелиры, но они по понятным причинам не очень востребованы и в принципе могут быть использованы разве что в условиях помещения.

Оптический

Оптико-механический нивелир представляет собой настолько простую конструкцию, что масштабно классифицировать его просто не получится – радикальных различий между моделями обычно не наблюдается. Единственное, на что стоит обратить внимание – это степень точности, которая обозначена специальными терминами.

Например, увидев оптический прибор технической степени точности, не спешите очаровываться – техника здесь отнюдь не тонкая, таким названием создатели замаскировали механизм, годящийся для решения лишь самых простых задач. Что касается по-настоящему полезных агрегатов, то с их качеством все понятно сразу же – они называются точными и высокоточными, причем во втором случае это не просто красивая формулировка, а вполне реальная разница в точности.

Производители и обзор моделей

Как и в случае со многими другими приборами, неопытному потребителю зачастую проще выбрать потенциальную покупку по критерию известной и востребованной марки, нежели самым детальным образом вникать в технические характеристики и искать многочисленные отзывы. Если вы хотите приобрести простейший оптический нивелир, то это вам вряд ли понадобится – они отличаются между собой разве что мелочами.

В случае с покупкой дорогой цифровой техники на одну лишь марку не стоит полагаться хотя бы потому, что прибор покупается для сложной постоянной работы и должен выбираться профессионалом. Совсем другое дело, если вы берете лазерный нивелир среднего уровня, который не будет применяться для выполнения предельно сложных вычислений, но все же должен быть качественным и хорошим – в этом случае критерий производителя и конкретной модели вполне может сработать.

Рассмотрим несколько наиболее популярных моделей.

• KaiTian 5 Lines 6 Points считается одним из лучших нивелиров для нивелирования на 360 градусов. Агрегат работает до 10 часов от батареи, а может быть включен в сеть. Из-за того, что он свободно вращается во все стороны, его можно не переставлять в процессе работы, устройство активно используется даже профессионалами.

Несмотря на некоторую громоздкость, это максимально функциональная модель.

• «Ермак 659-023» отечественного производства может считаться лидером в условиях работы на улице. При 25-метровом луче такой прибор отличается удобной компактностью и способностью функционировать в любых погодных условиях, кроме того, отечественное происхождение механизма положительно сказалось на его стоимости. Из минусов стоит выделить непродолжительную автономную работу (не более 3 часов) и актуальность только для небольших проектов.

• Bosch PLL 360 Set – представитель одного из наиболее известных брендов разноплановой (в том числе и строительной) аппаратуры, один из лучших линейных нивелиров. Имя фирмы в данном случае – это не пустой звук, потому что точность измерений в среднем заметно выше, чем у любых других аналогичных агрегатов. Из числа плюсов стоит выделить также способность вращаться на 360 градусов. К сожалению, есть и определенные ограничения: во-первых, это прибор сугубо для небольших помещений, ведь дальность луча тут всего 20 метров, во-вторых, при необходимости замены аккумулятора нужно брать деталь того же производителя – аналоги того же размера не подойдут.

• Condtrol xliner combo set считается топовым нивелиром для профессионалов, поскольку заодно выполняет еще и функции отвеса и осепостроителя. Отзывы свидетельствуют, что это универсальная машина для измерений любого рода. Производитель позаботился о том, чтобы потребитель ни в чем не нуждался – комплектация здесь тоже на высочайшем уровне. Кроме того, агрегат приспособлен для работы в экстремальных условиях – ему не страшны даже суровые русские зимы.

Придраться у этой модели было бы совершенно не к чему, если бы высочайшее качество не стоило так много, хотя подобная затрата, конечно, окупится в руках специалиста.

• Kapro 895 All Lines называют в числе лучших лазерных нивелиров среди тех моделей, что оборудованы еще и отвесом. Это прекрасный инструмент для будущего ремонта квартиры – он предлагает много вертикалей, благодаря чему отделка и монтаж розеток будут выглядеть идеально выверенными. Наличие отвеса и возможности вращения на 360 градусов позволяют быстро разметить все помещение без перестановки конструкции. Последнее очень актуально, ведь агрегат большой и тяжелый. Будущему владельцу он, кстати, влетит в копеечку.

Как выбрать?

Нивелир – инструмент крайне важный, от его показаний сильно зависит способность здания (или даже ремонта внутри него) продержаться как можно дольше, а уж неправильные измерения даже могут привести к катастрофе.

Следовательно, нивелир нужно подбирать с умом – чтобы вложиться в бюджет, добиться нормального качества и при этом не переплатить за ненужное.

Одна из важных ошибок большинства неопытных потребителей – стремление приобрести максимально качественный и мощный прибор. В бытовых условиях агрегат обычно нужен только для ремонта внутри помещений, а значит, вам уже не следует ориентироваться на большую длину луча, и подойдет даже недорогая модель. Кроме того, в помещениях, которые в условиях среднестатистической отечественной квартиры сильно большими не бывают, угловые погрешности обычно не зашкаливают, так что гнаться за выдающейся точностью тоже не нужно – пусть этим занимаются строители масштабных объектов.

По сути, при выборе оптического нивелира бытового уровня вы должны всего лишь осмотреть его на предмет наличия повреждений корпуса, а также сверить правильность работы встроенного уровня по любому другому уровню – вот и весь выбор.

Другое дело, если вы активно занимаетесь строительством, в том числе и на открытой местности, и понимаете, что покупка хотя бы полупрофессионального прибора обязательна. Тут разбег по качеству и характеристикам уже куда серьезнее, потому важно приобрести хороший нивелир, который не подведет и будет обладать всем необходимым функционалом.

Обратите внимание на следующие критерии при выборе дорогого оборудования.

• Наличие дополнительных лучей. Самый простой прибор обеспечивает их всего два – по одному на вертикаль и горизонталь. Дополнительные лучи исходят из источников по бокам от основного корпуса, благодаря им можно построить простую сетку, которая составит понятие о рельефе поверхности быстро и эффективно.

• Дальность свечения. Неопытные потребители, возможно, слышали о том, что лазерный луч на самом деле бьет несколько дальше, нежели это написано в спецификациях для каждой конкретной модели. Это действительно так, но у светового излучения есть свойство постепенно расширяться в стороны, потому даже узкая лазерная точка на большом расстоянии начинает расплываться.

Превысив расстояние, указанное в инструкции, вы, возможно, и увидите нужную вам сетку, но производитель уже не отвечает за ее правильную прорисовку.

• Система самовыравнивания. Точные измерения возможны лишь в том случае, если нивелир установлен идеально ровно. Добиться этого можно и вручную, но именно возня с предварительной настройкой делает работу оператора сложной, кропотливой и медленной.

Если агрегат умеет выравниваться самостоятельно, это сэкономит ваше время и нервы, а также повысит точность нивелирования.

• Угол развертки лучей. По утверждению большинства профессионалов, показатель в 110-130 градусов можно считать идеальным.

• Источник питания. Практика показывает, что для источника питания в нивелире важна даже не столько способность долго работать, сколько предельная простота, позволяющая в любой момент заменить эту деталь – такая особенность делает прибор едва ли не вечным. Если для большинства других инструментов батарейки в качестве основного источника питания не очень желательны, то для нивелира, потребляющего мало энергии, они подходят – лишь бы они относились к повсеместно доступному стандарту.

• Необходимые аксессуары. Сам по себе нивелир бесполезен – как минимум ему нужен еще и штатив, а также некоторые другие приспособления. Хорошо, если производитель позаботился о том, чтобы собрать для вас полный комплект – так вы и денег сэкономите на оптовой покупке, и получите стопроцентную уверенность в полной совместимости всех элементов. Помимо штатива, полезным дополнением к набору могут стать защитные лазерные очки – они и зрение оберегают, и позволяют лучше видеть луч в условиях плохой погоды. Не обойтись также без различных фиксаторов в виде прищепок или магнитных креплений.

Необязательно выбирать агрегат с наиболее щедрой комплектацией – некоторые комплектующие могут никогда в жизни вам не понадобиться, но по отдельности покупка такого же набора точно обойдется дороже.

• Особенности корпуса. Если вы берете дорогую и очень тонкую технику, важно выбрать такую модель, которая максимально защищена от любых неприятностей. Маркировка IP54 считается лучшей в своем роде – нивелир такого класса не боится ни пыли, ни влаги, он может работать на пыльной строительной площадке даже в дождь. Заботливые производители выполняют дорогие модели в противоударном корпусе, да еще и с демпферными накладками – в случае падения агрегата такие его характеристики сильно повышают шанс прибора на выживание. Идеальным будет исполнение с внутренними амортизаторами – с ними ценная электроника точно останется в порядке.

Правила эксплуатации

Нивелир необходим для правильного нивелирования площадки, но от него не будет никакого толку, если не использовать его правильно. Одно из обязательных условий, которые необходимо соблюдать, – это так называемое главное геометрическое условие нивелира. Описать его можно несколькими простыми тезисами.

• Горизонтальное положение должно быть строго выверено по пузырьковому уровню. Установив прибор на треногу, его направляют в одну сторону и с помощью винтов выравнивают так, чтобы пузырек воздуха находился точно в нуль-пункте. После этого зрительную трубу вместе с уровнем разворачивают на 180 градусов, и пузырек должен оставаться там же, где он и был – если так и есть, пункт первый выполнен. В противном случае оператор, пользуясь винтами и другими регулировочными креплениями, должен добиваться того, чтобы пузырек оказался в указанном месте и не смещался.

• Вертикальное положение необходимо выверить по отвесу. Для чистоты эксперимента тот подвешивают в месте, надежно защищенном от сквозняков и ветра, при этом инструмент должен быть тяжелым, чтобы минимально поддаваться любым внешним факторам. Нивелир устанавливают на расстоянии 20-25 метров от подвешенного отвеса и сверяют его положение с вертикальной нитью сетки. Если наблюдается отклонение хотя бы на 0,5 мм, агрегат требует последующей настройки.

Кроме этого, следует придерживаться некоторых других правил в работе с инструментом. Существуют две основные тактики работы с агрегатом – так называемые способы работы «вперед» и «из середины». В первом случае нивелир устанавливается в некой начальной точке, измеряется его высота над уровнем пола, и уже на основании этих показателей делаются выводы о перепаде высот в пределах площадки. Второй метод встречается несколько чаще, суть его состоит в том, чтобы расположить прибор посредине между двумя точками, каждую из которых следует оценить.

Установка штатива

В большинстве случаев следует пользоваться способом измерения «из середины», потому штатив устанавливают на примерно одинаковом расстоянии от крайних точек линии. Винты на ножках могут быть раздвинуты на любую ширину, за счет чего оператор может выбирать высоту расположения прибора – этот момент важен для удобства персонала, а значит, влияет на качество измерений.

Найдя удобную высоту, винты закручивают, фиксируя треногу в выбранном положении, и только после этого на головку штатива крепят сам нивелир. Положение ножек треноги зависит от особенностей рельефа, а вот головка должна располагаться горизонтально – для этого ее можно регулировать с помощью винтов, сверяясь по уровню прибора.

Монтаж и калибровка нивелира

Процесс монтажа обычно интуитивно понятен – на трегере есть специальный крепежный винт, с помощью которого агрегат надежно фиксируется на подставке. После этого оператор обязан еще раз убедиться, что сам нивелир находится в строго горизонтальном положении во всех плоскостях, добившись выполнения главного геометрического условия. Перед началом работы нужно перепроверить правильность работы всей оптики и повторно убедиться в том, что положение инструмента является идеально выверенным. Начинать нивелирование без такой меры предосторожности категорически запрещено.

Фокусировка оптико-механического узла

Правильная фокусировка – это половина успеха в подобных измерениях. Сначала нужно убедиться, что агрегат пребывает в горизонтальном положении: руководя подъемными винтами, оператор должен отыскать такое положение встроенного уровня, при котором пузырек уровня оказался бы точно посредине, и зафиксировать это положение.

Далее нужно сфокусировать оптику, для этой цели подходит любая вертикальная поверхность поблизости. На нее наводят зрительную трубу и проворачивают окулярное кольцо до тех пор, пока не будет достигнута четкая видимость сетки. После этого нивелир переводится на рейку и при помощи специального винта для фокусировки настраивают еще и видимость шкалы.

Еще одна важная задача – отцентрировать нивелир. Для этого его устанавливают в начальной точке линии, как это было бы при способе работы «вперед». Винты крепления ослабляют до тех пор, пока оператор будет искать положение инструмента, в котором он будет отрегулирован точно по положению вертикально свисающего отвеса. После этого надо аккуратно затянуть винты, постоянно проверяя, не сбивается ли положение инструмента от деятельности оператора.

Измерение и фиксация данных

Установка нивелира для работы «из середины» обычно показывает более точные результаты, поэтому по возможности следует отдать предпочтение именно такому способу. Отыскав среднюю точку между двумя крайними и подготовив инструмент по вышеописанной инструкции, в точке устанавливают мерную рейку, которая должна совпадать с вертикалью на визирной сетке.

Нивелир последовательно устанавливается с обеих сторон от установленной мерной рейки, показания снимаются в обоих направлениях – это позволяет минимизировать вероятность ошибки. Результаты измерения необходимо записать тут же после их снятия, при вышеописанном двустороннем измерении итоговым результатом считается среднее арифметическое.

О том, как правильно пользоваться нивелиром, смотрите в следующем видео.

для чего нужен электронный строительный нивелир? Принцип работы и виды. Что измеряет? Особенности цифрового и геодезического нивелиров, для строительства дома.

Как выбрать?

Один из главных принципов строительства заключается в том, что основа сооружения, будь то фундамент или пол, должна быть горизонтально ровной. Если не соблюдать это правило, не может быть и речи об установке той же мебели, а вся конструкция может рухнуть, если при расчетах проектировщики отталкивались от ровной поверхности, которой нет. Чтобы избежать ошибок еще на этапе проектирования и правильно представлять себе рельеф местности, используется специальный геодезический прибор – нивелир.

Устройство

По сути, современный нивелир – это не один прибор, а их группа, в которой каждый механизм позволяет добиться поставленной цели, но делает это разными способами. Соответственно, внутреннее строение агрегата тоже существенно отличается.

Простейший нивелир, который можно считать классическим, представляет собой сочетание нескольких простейших строительных инструментов. В его основе лежат обыкновенный пузырьковый уровень, увеличительная («подзорная») труба и визирная ось. При такой конструкции, безусловно, важную роль играет точность зрения оператора, ведь прибор сам по себе ничего не измеряет, он лишь позволяет «измерить уровнем» особенности ландшафта или строения.

Современные модели нивелиров имеют дополнительные функции, но у оптического варианта их нет, потому он часто используется в комбинации с другими строительными инструментами – сантиметровой рейкой и нитяным дальномером.

Цифровые технологии были придуманы для того, чтобы исключить человеческие ошибки, а цифровые нивелиры, соответственно, практически все делают за своего оператора – тому остается только направить инструмент на измеряемые поверхности. При этом устройство аппарата примерно то же, что и у его оптического «коллеги», только вся информация собирается самим прибором и выводится на экран.

На сегодняшний день наиболее популярной считается третья разновидность нивелиров – лазерные. Агрегат имеет коллиматорный прицел – примерно такой же, как на современном оружии. Нивелирование осуществляется на основе отклонений, наблюдаемых в направлении луча, который для работы в помещениях обычно делается красным, а для уличных изысканий – зеленым.

Любой нивелир устанавливается на штатив, который позволяет добиться определенной устойчивости прибора даже в условиях полного отсутствия строго горизонтальных поверхностей. В большинстве случаев штативы изготавливают из алюминия, который одновременно легок и очень прочен. В качестве альтернативы может быть использована древесина, которая дороже и почти всегда тяжелее, зато не гнется и гарантирует максимальную устойчивость.

Компактные штативы для бытового использования могут производиться из стеклопластика, тогда как роль выбора материала для корпуса самого агрегата уже не столь принципиальна – обычно нужно прочное и надежное вещество, которым оказывается особый пластик или металл. То же самое касается и крепежных элементов.

Сам по себе нивелир нельзя назвать слишком уж тяжелым – в зависимости от модели и использованных для изготовления материалов его вес может колебаться от 400 граммов до 2 килограммов. Для оптического прибора нормой можно считать вес примерно в 1,2-1,7 кг, но важно не забывать, что механизм практически бесполезен без идущей в комплекте треноги, а значит, суммарный вес конструкции легко может достигнуть пяти и более килограммов.

Раз речь зашла о массе устройства, назовем и примерные габариты для оптических изделий: 12-20 см в длину, 11-14 см в ширину и 12-22 см в высоту. Что касается цифровых устройств, то их размеры зависят еще и от диагонали экрана, которая у некоторых образцов достойно конкурирует с диагональю модных смартфонов.

Принцип работы

Оптические нивелиры, которые еще называют оптико-механическими, сегодня все еще встречаются на некоторых площадках, но понемногу выходят из обращения по двум причинам: во-первых, они не защищают от возможной ошибки оператора, во-вторых, требуют сразу двух человек для обслуживания. Оператор может отследить разницу уровней через зрительную трубу – в нее проходит луч света, тогда как сама труба вращается в горизонтальной плоскости. Второй человек нужен для того, чтобы держать мерную рейку, пока первый снимает показания.

Настраивать оптический нивелир приходится самим рабочим и это еще один риск для точности результата.

С лазерным нивелиром работать заметно проще хотя бы потому, что из него выходит видимый человеческим глазом цветной луч, который заменяет собой воображаемую линию в оптическом агрегате. Благодаря такому принципу организации работы любое отклонение луча от прямой линии, если оно вдруг случилось из-за отражающей способности поверхности, будет бросаться в глаза.

Большинство современных лазерных нивелиров умеют даже больше – при необходимости они проецируют на поверхность вертикальные и горизонтальные линии, строят углы и так далее. Некоторые модели допускают еще и удаленное управление – такой агрегат может обслуживаться одним человеком на площадке при условии работы с напарником.

Цифровой нивелир тоже является либо оптико-механическим, либо лазерным, вот только работа с ним существенно компьютеризована. Конструкция предполагает наличие собственного процессора и памяти, в этом случае сам прибор выступает напарником для своего оператора – второй человек для его использования не нужен. Бортовой компьютер агрегата позволяет точнее оценить перепады и правильнее оценить геодезическую картину, кроме того, он наглядно подает всю собранную (и уже просчитанную) информацию на специальный экран.

Помимо прочего, устройство умеет еще и запоминать те данные, которые оно зафиксировало, что для моделирования и проектирования очень удобно. Весь принцип работы такого нивелира построен на современных технологиях: даже деления на рейке нанесены в виде штрих-кода, чтобы компьютер мог их считывать автоматически.

Для чего нужен?

Основной задачей для процесса нивелирования является сравнение видимых поверхностей будущей стройплощадки для определения присутствия наклона или других неровностей. Устройство измеряет разности уровня между двумя поверхностями и позволяет составить адекватное представление о том, как выглядит рельеф – следовательно, полученные данные можно использовать либо для идеального выравнивания площадки, либо для того, чтобы эти самые неровности использовать.

Нивелиры используются в следующих случаях:

• для правильного составления проектов любого рода, подробных геодезических карт и планов высокой точности;
• для монтажа любых технических конструкций, будь то опоры линии электропередач или канализация, меняемая в процессе ремонта квартиры;
• для декоративного или имеющего любую другую цель выравнивания больших площадей, например, для строительства детских или спортивных площадок;
• для прогнозирования вероятного оседания того или иного строения, а также адекватной оценки масштабов происходящего и принятия мер во избежание обрушения;
• для монтажа в процессе строительства или ремонта дома конструкций, для которых традиционно необходим ровный горизонт – к таковым относятся полы, потолки и некоторые другие поверхности.

Большинство сложных моделей нивелиров являются редкой и очень дорогой техникой, доверяемой только специалистам самого высокого уровня, а вот более простые модели, служащие для бытового ремонта помещений, можно встретить у любого мужчины «с руками». Такие агрегаты чаще всего называют лазерными уровнями и их применение в быту весьма широко – без них крайне сложно правильно разметить углы или ровно уложить кафель и другие подобные отделочные материалы.

Если относиться к задаче с максимальной ответственностью, то даже для поклейки обоев такой прибор необходим – толстые разновидности полотен клеятся только встык, а потому нуждаются в идеальной вертикали стыков.

Нивелир с компенсатором пригодится также электрику, которому в процессе монтажа элементов электрической сети (выключателей, розеток, предохранителей) желательно выдерживать единый уровень для всех них.

Виды

Выше мы уже поверхностно прошлись по основным разновидностям подобного оборудования, однако такая его классификация оказалась бы слишком уж поверхностной – из-за многочисленных решаемых задач и разнообразия способов их решения подобные агрегаты делятся на куда большее количество типов. Стоит хотя бы немного внимания уделить каждому отдельному типу, отталкиваясь от того, к какому основному классу он принадлежит.

Электронный (цифровой)

Современные модели, как было сказано выше, выделены в отдельный класс скорее по дополнительным признакам в виде способности отображать и анализировать полученную информацию. При этом цифровой нивелир все равно относится к оптико-механическим либо лазерным и различить их весьма просто – у лазерного будет видимый луч, тогда как оптический агрегат будет производить свои вычисления без каких-либо видимых очертаний на стенах.

Практически всегда такой строительный инструмент следует считать профессиональным и даже промышленным – это очень дорогой прибор, который любитель просто не сможет себе позволить.

Особо детальной классификации цифровых нивелиров пока не существует по тем причинам, что они, во-первых, пока представлены небольшим количеством моделей, во-вторых, могут отличаться массой характеристик. Из классификации по собственным способностям стоит упомянуть только критерий точности. Но в большинстве случаев дорогая аппаратура демонстрирует способность нивелировать поверхности очень точно.

В остальном отличия касаются преимущественно сравнения бортовых компьютеров: в частности, оцениваются мощность процессора, способность программного обеспечения проводить различные вычисления, объем памяти для запоминания собранных сведений и результатов вычислений.

Лазерный

Такой тип геодезических приборов в плане классификации уже куда более разнообразен, отличия могут заключаться даже в ключевом аспекте – принципе работы. У позиционных моделей лазерный луч, излучаемый прибором, у своего основания проходит сквозь особую призму, тогда как у ротационного вместо призмы используется специальная линза.

Именно ротационный вариант считается куда более пригодным для выполнения более сложных задач – как минимум он позволяет проводить круговые измерения на 360 градусов, чего не получится сделать с позиционным агрегатом, а еще он обеспечивает повышенную дальность излучения видимого луча и имеет дополнительные полезные функции.

Существует также несколько условное деление на бытовые и профессиональные лазерные нивелиры, которое не имеет четких границ – разница заключается в количестве тех же дополнительных функций и качестве сборки, причем оба сравнения, конечно же, в пользу профессиональных моделей. В первую очередь адекватный нивелир должен быть защищен от проникновения в корпус влаги и пыли, и если для бытовой модели эта характеристика просто желанная и свидетельствует об ответственном отношении производителя к своей работе, то для профессиональных нивелиров это обязательная черта, без которой в такую категорию просто не попасть.

Профи-агрегат не только дает более точные результаты, но и помогает своему оператору в процессе настройки – специальная функция самовыравнивания инструмента гарантирует, что хотя бы сам он установлен ровно, а значит, минимизируется риск ошибки или безответственности оператора. Кроме того, профессиональные модели нередко оснащены приемником луча – с таким дополнительным узлом существенно возрастает как дальность измерений, так и их точность.

Что же касается наиболее функциональных разновидностей профессиональных лазерных нивелиров, то они предполагают еще и проецирование сетки на любую поверхность, возможность визуального построения углов и даже функцию удаленного управления, чтобы для второго рабочего отпадала необходимость выезжать на объект.

Лазерные нивелиры отличаются еще и по цвету испускаемого луча, но это вовсе не дизайнерская прихоть. Общепринято, что модели с зеленым лучом создаются специально для работы в условиях открытого пространства, поскольку волны зеленого цвета весьма устойчивы и способны без искажений проходить расстояние более километра, обеспечивая высокую точность измерений. Зеленый цвет хорошо фиксируется человеческим глазом, но может быть потерян в траве, особенно при ярком солнечном свете.

Нивелиры с красным лучом куда чаще используются в условиях помещения, эффективная дальность действия никогда не превышает показатель в 500 метров, но этот момент нужно уточнять для каждой отдельной модели – простенькие агрегаты и вовсе могут работать всего лишь на 10 метров.

Лазерный агрегат, как и цифровой, требует источника питания – хоть такой прибор и не умеет проводить самостоятельные вычисления, зато он обеспечивает визуализацию луча. Типичным решением для нивелира является наличие аккумулятора, нуждающегося в периодической зарядке. Сам аккумулятор может быть как съемным, так и несъемным – первый вариант хорош тем, что теоретически его можно заменить в случае поломки, второй же, как предполагается, изначально более надежный и долговечный, хотя сильно полагаться на это не стоит. Если же речь идет о небольшом и простом нивелире, способном поместиться в карман, не стоит удивляться, если он работает от обыкновенных батареек.

Изредка попадаются еще и сетевые нивелиры, но они по понятным причинам не очень востребованы и в принципе могут быть использованы разве что в условиях помещения.

Оптический

Оптико-механический нивелир представляет собой настолько простую конструкцию, что масштабно классифицировать его просто не получится – радикальных различий между моделями обычно не наблюдается. Единственное, на что стоит обратить внимание – это степень точности, которая обозначена специальными терминами.

Например, увидев оптический прибор технической степени точности, не спешите очаровываться – техника здесь отнюдь не тонкая, таким названием создатели замаскировали механизм, годящийся для решения лишь самых простых задач. Что касается по-настоящему полезных агрегатов, то с их качеством все понятно сразу же – они называются точными и высокоточными, причем во втором случае это не просто красивая формулировка, а вполне реальная разница в точности.

Производители и обзор моделей

Как и в случае со многими другими приборами, неопытному потребителю зачастую проще выбрать потенциальную покупку по критерию известной и востребованной марки, нежели самым детальным образом вникать в технические характеристики и искать многочисленные отзывы. Если вы хотите приобрести простейший оптический нивелир, то это вам вряд ли понадобится – они отличаются между собой разве что мелочами.

В случае с покупкой дорогой цифровой техники на одну лишь марку не стоит полагаться хотя бы потому, что прибор покупается для сложной постоянной работы и должен выбираться профессионалом. Совсем другое дело, если вы берете лазерный нивелир среднего уровня, который не будет применяться для выполнения предельно сложных вычислений, но все же должен быть качественным и хорошим – в этом случае критерий производителя и конкретной модели вполне может сработать.

Рассмотрим несколько наиболее популярных моделей.

• KaiTian 5 Lines 6 Points считается одним из лучших нивелиров для нивелирования на 360 градусов. Агрегат работает до 10 часов от батареи, а может быть включен в сеть. Из-за того, что он свободно вращается во все стороны, его можно не переставлять в процессе работы, устройство активно используется даже профессионалами.

Несмотря на некоторую громоздкость, это максимально функциональная модель.

• «Ермак 659-023» отечественного производства может считаться лидером в условиях работы на улице. При 25-метровом луче такой прибор отличается удобной компактностью и способностью функционировать в любых погодных условиях, кроме того, отечественное происхождение механизма положительно сказалось на его стоимости. Из минусов стоит выделить непродолжительную автономную работу (не более 3 часов) и актуальность только для небольших проектов.

• Bosch PLL 360 Set – представитель одного из наиболее известных брендов разноплановой (в том числе и строительной) аппаратуры, один из лучших линейных нивелиров. Имя фирмы в данном случае – это не пустой звук, потому что точность измерений в среднем заметно выше, чем у любых других аналогичных агрегатов. Из числа плюсов стоит выделить также способность вращаться на 360 градусов. К сожалению, есть и определенные ограничения: во-первых, это прибор сугубо для небольших помещений, ведь дальность луча тут всего 20 метров, во-вторых, при необходимости замены аккумулятора нужно брать деталь того же производителя – аналоги того же размера не подойдут.

• Condtrol xliner combo set считается топовым нивелиром для профессионалов, поскольку заодно выполняет еще и функции отвеса и осепостроителя. Отзывы свидетельствуют, что это универсальная машина для измерений любого рода. Производитель позаботился о том, чтобы потребитель ни в чем не нуждался – комплектация здесь тоже на высочайшем уровне. Кроме того, агрегат приспособлен для работы в экстремальных условиях – ему не страшны даже суровые русские зимы.

Придраться у этой модели было бы совершенно не к чему, если бы высочайшее качество не стоило так много, хотя подобная затрата, конечно, окупится в руках специалиста.

• Kapro 895 All Lines называют в числе лучших лазерных нивелиров среди тех моделей, что оборудованы еще и отвесом. Это прекрасный инструмент для будущего ремонта квартиры – он предлагает много вертикалей, благодаря чему отделка и монтаж розеток будут выглядеть идеально выверенными. Наличие отвеса и возможности вращения на 360 градусов позволяют быстро разметить все помещение без перестановки конструкции. Последнее очень актуально, ведь агрегат большой и тяжелый. Будущему владельцу он, кстати, влетит в копеечку.

Как выбрать?

Нивелир – инструмент крайне важный, от его показаний сильно зависит способность здания (или даже ремонта внутри него) продержаться как можно дольше, а уж неправильные измерения даже могут привести к катастрофе.

Следовательно, нивелир нужно подбирать с умом – чтобы вложиться в бюджет, добиться нормального качества и при этом не переплатить за ненужное.

Одна из важных ошибок большинства неопытных потребителей – стремление приобрести максимально качественный и мощный прибор. В бытовых условиях агрегат обычно нужен только для ремонта внутри помещений, а значит, вам уже не следует ориентироваться на большую длину луча, и подойдет даже недорогая модель. Кроме того, в помещениях, которые в условиях среднестатистической отечественной квартиры сильно большими не бывают, угловые погрешности обычно не зашкаливают, так что гнаться за выдающейся точностью тоже не нужно – пусть этим занимаются строители масштабных объектов.

По сути, при выборе оптического нивелира бытового уровня вы должны всего лишь осмотреть его на предмет наличия повреждений корпуса, а также сверить правильность работы встроенного уровня по любому другому уровню – вот и весь выбор.

Другое дело, если вы активно занимаетесь строительством, в том числе и на открытой местности, и понимаете, что покупка хотя бы полупрофессионального прибора обязательна. Тут разбег по качеству и характеристикам уже куда серьезнее, потому важно приобрести хороший нивелир, который не подведет и будет обладать всем необходимым функционалом.

Обратите внимание на следующие критерии при выборе дорогого оборудования.

• Наличие дополнительных лучей. Самый простой прибор обеспечивает их всего два – по одному на вертикаль и горизонталь. Дополнительные лучи исходят из источников по бокам от основного корпуса, благодаря им можно построить простую сетку, которая составит понятие о рельефе поверхности быстро и эффективно.

• Дальность свечения. Неопытные потребители, возможно, слышали о том, что лазерный луч на самом деле бьет несколько дальше, нежели это написано в спецификациях для каждой конкретной модели. Это действительно так, но у светового излучения есть свойство постепенно расширяться в стороны, потому даже узкая лазерная точка на большом расстоянии начинает расплываться.

Превысив расстояние, указанное в инструкции, вы, возможно, и увидите нужную вам сетку, но производитель уже не отвечает за ее правильную прорисовку.

• Система самовыравнивания. Точные измерения возможны лишь в том случае, если нивелир установлен идеально ровно. Добиться этого можно и вручную, но именно возня с предварительной настройкой делает работу оператора сложной, кропотливой и медленной.

Если агрегат умеет выравниваться самостоятельно, это сэкономит ваше время и нервы, а также повысит точность нивелирования.

• Угол развертки лучей. По утверждению большинства профессионалов, показатель в 110-130 градусов можно считать идеальным.

• Источник питания. Практика показывает, что для источника питания в нивелире важна даже не столько способность долго работать, сколько предельная простота, позволяющая в любой момент заменить эту деталь – такая особенность делает прибор едва ли не вечным. Если для большинства других инструментов батарейки в качестве основного источника питания не очень желательны, то для нивелира, потребляющего мало энергии, они подходят – лишь бы они относились к повсеместно доступному стандарту.

• Необходимые аксессуары. Сам по себе нивелир бесполезен – как минимум ему нужен еще и штатив, а также некоторые другие приспособления. Хорошо, если производитель позаботился о том, чтобы собрать для вас полный комплект – так вы и денег сэкономите на оптовой покупке, и получите стопроцентную уверенность в полной совместимости всех элементов. Помимо штатива, полезным дополнением к набору могут стать защитные лазерные очки – они и зрение оберегают, и позволяют лучше видеть луч в условиях плохой погоды. Не обойтись также без различных фиксаторов в виде прищепок или магнитных креплений.

Необязательно выбирать агрегат с наиболее щедрой комплектацией – некоторые комплектующие могут никогда в жизни вам не понадобиться, но по отдельности покупка такого же набора точно обойдется дороже.

• Особенности корпуса. Если вы берете дорогую и очень тонкую технику, важно выбрать такую модель, которая максимально защищена от любых неприятностей. Маркировка IP54 считается лучшей в своем роде – нивелир такого класса не боится ни пыли, ни влаги, он может работать на пыльной строительной площадке даже в дождь. Заботливые производители выполняют дорогие модели в противоударном корпусе, да еще и с демпферными накладками – в случае падения агрегата такие его характеристики сильно повышают шанс прибора на выживание. Идеальным будет исполнение с внутренними амортизаторами – с ними ценная электроника точно останется в порядке.

Правила эксплуатации

Нивелир необходим для правильного нивелирования площадки, но от него не будет никакого толку, если не использовать его правильно. Одно из обязательных условий, которые необходимо соблюдать, – это так называемое главное геометрическое условие нивелира. Описать его можно несколькими простыми тезисами.

• Горизонтальное положение должно быть строго выверено по пузырьковому уровню. Установив прибор на треногу, его направляют в одну сторону и с помощью винтов выравнивают так, чтобы пузырек воздуха находился точно в нуль-пункте. После этого зрительную трубу вместе с уровнем разворачивают на 180 градусов, и пузырек должен оставаться там же, где он и был – если так и есть, пункт первый выполнен. В противном случае оператор, пользуясь винтами и другими регулировочными креплениями, должен добиваться того, чтобы пузырек оказался в указанном месте и не смещался.

• Вертикальное положение необходимо выверить по отвесу. Для чистоты эксперимента тот подвешивают в месте, надежно защищенном от сквозняков и ветра, при этом инструмент должен быть тяжелым, чтобы минимально поддаваться любым внешним факторам. Нивелир устанавливают на расстоянии 20-25 метров от подвешенного отвеса и сверяют его положение с вертикальной нитью сетки. Если наблюдается отклонение хотя бы на 0,5 мм, агрегат требует последующей настройки.

Кроме этого, следует придерживаться некоторых других правил в работе с инструментом. Существуют две основные тактики работы с агрегатом – так называемые способы работы «вперед» и «из середины». В первом случае нивелир устанавливается в некой начальной точке, измеряется его высота над уровнем пола, и уже на основании этих показателей делаются выводы о перепаде высот в пределах площадки. Второй метод встречается несколько чаще, суть его состоит в том, чтобы расположить прибор посредине между двумя точками, каждую из которых следует оценить.

Установка штатива

В большинстве случаев следует пользоваться способом измерения «из середины», потому штатив устанавливают на примерно одинаковом расстоянии от крайних точек линии. Винты на ножках могут быть раздвинуты на любую ширину, за счет чего оператор может выбирать высоту расположения прибора – этот момент важен для удобства персонала, а значит, влияет на качество измерений.

Найдя удобную высоту, винты закручивают, фиксируя треногу в выбранном положении, и только после этого на головку штатива крепят сам нивелир. Положение ножек треноги зависит от особенностей рельефа, а вот головка должна располагаться горизонтально – для этого ее можно регулировать с помощью винтов, сверяясь по уровню прибора.

Монтаж и калибровка нивелира

Процесс монтажа обычно интуитивно понятен – на трегере есть специальный крепежный винт, с помощью которого агрегат надежно фиксируется на подставке. После этого оператор обязан еще раз убедиться, что сам нивелир находится в строго горизонтальном положении во всех плоскостях, добившись выполнения главного геометрического условия. Перед началом работы нужно перепроверить правильность работы всей оптики и повторно убедиться в том, что положение инструмента является идеально выверенным. Начинать нивелирование без такой меры предосторожности категорически запрещено.

Фокусировка оптико-механического узла

Правильная фокусировка – это половина успеха в подобных измерениях. Сначала нужно убедиться, что агрегат пребывает в горизонтальном положении: руководя подъемными винтами, оператор должен отыскать такое положение встроенного уровня, при котором пузырек уровня оказался бы точно посредине, и зафиксировать это положение.

Далее нужно сфокусировать оптику, для этой цели подходит любая вертикальная поверхность поблизости. На нее наводят зрительную трубу и проворачивают окулярное кольцо до тех пор, пока не будет достигнута четкая видимость сетки. После этого нивелир переводится на рейку и при помощи специального винта для фокусировки настраивают еще и видимость шкалы.

Еще одна важная задача – отцентрировать нивелир. Для этого его устанавливают в начальной точке линии, как это было бы при способе работы «вперед». Винты крепления ослабляют до тех пор, пока оператор будет искать положение инструмента, в котором он будет отрегулирован точно по положению вертикально свисающего отвеса. После этого надо аккуратно затянуть винты, постоянно проверяя, не сбивается ли положение инструмента от деятельности оператора.

Измерение и фиксация данных

Установка нивелира для работы «из середины» обычно показывает более точные результаты, поэтому по возможности следует отдать предпочтение именно такому способу. Отыскав среднюю точку между двумя крайними и подготовив инструмент по вышеописанной инструкции, в точке устанавливают мерную рейку, которая должна совпадать с вертикалью на визирной сетке.

Нивелир последовательно устанавливается с обеих сторон от установленной мерной рейки, показания снимаются в обоих направлениях – это позволяет минимизировать вероятность ошибки. Результаты измерения необходимо записать тут же после их снятия, при вышеописанном двустороннем измерении итоговым результатом считается среднее арифметическое.

О том, как правильно пользоваться нивелиром, смотрите в следующем видео.

для чего нужен электронный строительный нивелир? Принцип работы и виды. Что измеряет? Особенности цифрового и геодезического нивелиров, для строительства дома. Как выбрать?

Один из главных принципов строительства заключается в том, что основа сооружения, будь то фундамент или пол, должна быть горизонтально ровной. Если не соблюдать это правило, не может быть и речи об установке той же мебели, а вся конструкция может рухнуть, если при расчетах проектировщики отталкивались от ровной поверхности, которой нет. Чтобы избежать ошибок еще на этапе проектирования и правильно представлять себе рельеф местности, используется специальный геодезический прибор – нивелир.

Устройство

По сути, современный нивелир – это не один прибор, а их группа, в которой каждый механизм позволяет добиться поставленной цели, но делает это разными способами. Соответственно, внутреннее строение агрегата тоже существенно отличается.

Простейший нивелир, который можно считать классическим, представляет собой сочетание нескольких простейших строительных инструментов. В его основе лежат обыкновенный пузырьковый уровень, увеличительная («подзорная») труба и визирная ось. При такой конструкции, безусловно, важную роль играет точность зрения оператора, ведь прибор сам по себе ничего не измеряет, он лишь позволяет «измерить уровнем» особенности ландшафта или строения.

Современные модели нивелиров имеют дополнительные функции, но у оптического варианта их нет, потому он часто используется в комбинации с другими строительными инструментами – сантиметровой рейкой и нитяным дальномером.

Цифровые технологии были придуманы для того, чтобы исключить человеческие ошибки, а цифровые нивелиры, соответственно, практически все делают за своего оператора – тому остается только направить инструмент на измеряемые поверхности. При этом устройство аппарата примерно то же, что и у его оптического «коллеги», только вся информация собирается самим прибором и выводится на экран.

На сегодняшний день наиболее популярной считается третья разновидность нивелиров – лазерные. Агрегат имеет коллиматорный прицел – примерно такой же, как на современном оружии. Нивелирование осуществляется на основе отклонений, наблюдаемых в направлении луча, который для работы в помещениях обычно делается красным, а для уличных изысканий – зеленым.

Любой нивелир устанавливается на штатив, который позволяет добиться определенной устойчивости прибора даже в условиях полного отсутствия строго горизонтальных поверхностей. В большинстве случаев штативы изготавливают из алюминия, который одновременно легок и очень прочен. В качестве альтернативы может быть использована древесина, которая дороже и почти всегда тяжелее, зато не гнется и гарантирует максимальную устойчивость.

Компактные штативы для бытового использования могут производиться из стеклопластика, тогда как роль выбора материала для корпуса самого агрегата уже не столь принципиальна – обычно нужно прочное и надежное вещество, которым оказывается особый пластик или металл. То же самое касается и крепежных элементов.

Сам по себе нивелир нельзя назвать слишком уж тяжелым – в зависимости от модели и использованных для изготовления материалов его вес может колебаться от 400 граммов до 2 килограммов. Для оптического прибора нормой можно считать вес примерно в 1,2-1,7 кг, но важно не забывать, что механизм практически бесполезен без идущей в комплекте треноги, а значит, суммарный вес конструкции легко может достигнуть пяти и более килограммов.

Раз речь зашла о массе устройства, назовем и примерные габариты для оптических изделий: 12-20 см в длину, 11-14 см в ширину и 12-22 см в высоту. Что касается цифровых устройств, то их размеры зависят еще и от диагонали экрана, которая у некоторых образцов достойно конкурирует с диагональю модных смартфонов.

Принцип работы

Оптические нивелиры, которые еще называют оптико-механическими, сегодня все еще встречаются на некоторых площадках, но понемногу выходят из обращения по двум причинам: во-первых, они не защищают от возможной ошибки оператора, во-вторых, требуют сразу двух человек для обслуживания. Оператор может отследить разницу уровней через зрительную трубу – в нее проходит луч света, тогда как сама труба вращается в горизонтальной плоскости. Второй человек нужен для того, чтобы держать мерную рейку, пока первый снимает показания.

Настраивать оптический нивелир приходится самим рабочим и это еще один риск для точности результата.

С лазерным нивелиром работать заметно проще хотя бы потому, что из него выходит видимый человеческим глазом цветной луч, который заменяет собой воображаемую линию в оптическом агрегате. Благодаря такому принципу организации работы любое отклонение луча от прямой линии, если оно вдруг случилось из-за отражающей способности поверхности, будет бросаться в глаза.

Большинство современных лазерных нивелиров умеют даже больше – при необходимости они проецируют на поверхность вертикальные и горизонтальные линии, строят углы и так далее. Некоторые модели допускают еще и удаленное управление – такой агрегат может обслуживаться одним человеком на площадке при условии работы с напарником.

Цифровой нивелир тоже является либо оптико-механическим, либо лазерным, вот только работа с ним существенно компьютеризована. Конструкция предполагает наличие собственного процессора и памяти, в этом случае сам прибор выступает напарником для своего оператора – второй человек для его использования не нужен. Бортовой компьютер агрегата позволяет точнее оценить перепады и правильнее оценить геодезическую картину, кроме того, он наглядно подает всю собранную (и уже просчитанную) информацию на специальный экран.

Помимо прочего, устройство умеет еще и запоминать те данные, которые оно зафиксировало, что для моделирования и проектирования очень удобно. Весь принцип работы такого нивелира построен на современных технологиях: даже деления на рейке нанесены в виде штрих-кода, чтобы компьютер мог их считывать автоматически.

Для чего нужен?

Основной задачей для процесса нивелирования является сравнение видимых поверхностей будущей стройплощадки для определения присутствия наклона или других неровностей. Устройство измеряет разности уровня между двумя поверхностями и позволяет составить адекватное представление о том, как выглядит рельеф – следовательно, полученные данные можно использовать либо для идеального выравнивания площадки, либо для того, чтобы эти самые неровности использовать.

Нивелиры используются в следующих случаях:

• для правильного составления проектов любого рода, подробных геодезических карт и планов высокой точности;
• для монтажа любых технических конструкций, будь то опоры линии электропередач или канализация, меняемая в процессе ремонта квартиры;
• для декоративного или имеющего любую другую цель выравнивания больших площадей, например, для строительства детских или спортивных площадок;
• для прогнозирования вероятного оседания того или иного строения, а также адекватной оценки масштабов происходящего и принятия мер во избежание обрушения;
• для монтажа в процессе строительства или ремонта дома конструкций, для которых традиционно необходим ровный горизонт – к таковым относятся полы, потолки и некоторые другие поверхности.

Большинство сложных моделей нивелиров являются редкой и очень дорогой техникой, доверяемой только специалистам самого высокого уровня, а вот более простые модели, служащие для бытового ремонта помещений, можно встретить у любого мужчины «с руками». Такие агрегаты чаще всего называют лазерными уровнями и их применение в быту весьма широко – без них крайне сложно правильно разметить углы или ровно уложить кафель и другие подобные отделочные материалы.

Если относиться к задаче с максимальной ответственностью, то даже для поклейки обоев такой прибор необходим – толстые разновидности полотен клеятся только встык, а потому нуждаются в идеальной вертикали стыков.

Нивелир с компенсатором пригодится также электрику, которому в процессе монтажа элементов электрической сети (выключателей, розеток, предохранителей) желательно выдерживать единый уровень для всех них.

Виды

Выше мы уже поверхностно прошлись по основным разновидностям подобного оборудования, однако такая его классификация оказалась бы слишком уж поверхностной – из-за многочисленных решаемых задач и разнообразия способов их решения подобные агрегаты делятся на куда большее количество типов. Стоит хотя бы немного внимания уделить каждому отдельному типу, отталкиваясь от того, к какому основному классу он принадлежит.

Электронный (цифровой)

Современные модели, как было сказано выше, выделены в отдельный класс скорее по дополнительным признакам в виде способности отображать и анализировать полученную информацию. При этом цифровой нивелир все равно относится к оптико-механическим либо лазерным и различить их весьма просто – у лазерного будет видимый луч, тогда как оптический агрегат будет производить свои вычисления без каких-либо видимых очертаний на стенах.

Практически всегда такой строительный инструмент следует считать профессиональным и даже промышленным – это очень дорогой прибор, который любитель просто не сможет себе позволить.

Особо детальной классификации цифровых нивелиров пока не существует по тем причинам, что они, во-первых, пока представлены небольшим количеством моделей, во-вторых, могут отличаться массой характеристик. Из классификации по собственным способностям стоит упомянуть только критерий точности. Но в большинстве случаев дорогая аппаратура демонстрирует способность нивелировать поверхности очень точно.

В остальном отличия касаются преимущественно сравнения бортовых компьютеров: в частности, оцениваются мощность процессора, способность программного обеспечения проводить различные вычисления, объем памяти для запоминания собранных сведений и результатов вычислений.

Лазерный

Такой тип геодезических приборов в плане классификации уже куда более разнообразен, отличия могут заключаться даже в ключевом аспекте – принципе работы. У позиционных моделей лазерный луч, излучаемый прибором, у своего основания проходит сквозь особую призму, тогда как у ротационного вместо призмы используется специальная линза.

Именно ротационный вариант считается куда более пригодным для выполнения более сложных задач – как минимум он позволяет проводить круговые измерения на 360 градусов, чего не получится сделать с позиционным агрегатом, а еще он обеспечивает повышенную дальность излучения видимого луча и имеет дополнительные полезные функции.

Существует также несколько условное деление на бытовые и профессиональные лазерные нивелиры, которое не имеет четких границ – разница заключается в количестве тех же дополнительных функций и качестве сборки, причем оба сравнения, конечно же, в пользу профессиональных моделей. В первую очередь адекватный нивелир должен быть защищен от проникновения в корпус влаги и пыли, и если для бытовой модели эта характеристика просто желанная и свидетельствует об ответственном отношении производителя к своей работе, то для профессиональных нивелиров это обязательная черта, без которой в такую категорию просто не попасть.

Профи-агрегат не только дает более точные результаты, но и помогает своему оператору в процессе настройки – специальная функция самовыравнивания инструмента гарантирует, что хотя бы сам он установлен ровно, а значит, минимизируется риск ошибки или безответственности оператора. Кроме того, профессиональные модели нередко оснащены приемником луча – с таким дополнительным узлом существенно возрастает как дальность измерений, так и их точность.

Что же касается наиболее функциональных разновидностей профессиональных лазерных нивелиров, то они предполагают еще и проецирование сетки на любую поверхность, возможность визуального построения углов и даже функцию удаленного управления, чтобы для второго рабочего отпадала необходимость выезжать на объект.

Лазерные нивелиры отличаются еще и по цвету испускаемого луча, но это вовсе не дизайнерская прихоть. Общепринято, что модели с зеленым лучом создаются специально для работы в условиях открытого пространства, поскольку волны зеленого цвета весьма устойчивы и способны без искажений проходить расстояние более километра, обеспечивая высокую точность измерений. Зеленый цвет хорошо фиксируется человеческим глазом, но может быть потерян в траве, особенно при ярком солнечном свете.

Нивелиры с красным лучом куда чаще используются в условиях помещения, эффективная дальность действия никогда не превышает показатель в 500 метров, но этот момент нужно уточнять для каждой отдельной модели – простенькие агрегаты и вовсе могут работать всего лишь на 10 метров.

Лазерный агрегат, как и цифровой, требует источника питания – хоть такой прибор и не умеет проводить самостоятельные вычисления, зато он обеспечивает визуализацию луча. Типичным решением для нивелира является наличие аккумулятора, нуждающегося в периодической зарядке. Сам аккумулятор может быть как съемным, так и несъемным – первый вариант хорош тем, что теоретически его можно заменить в случае поломки, второй же, как предполагается, изначально более надежный и долговечный, хотя сильно полагаться на это не стоит. Если же речь идет о небольшом и простом нивелире, способном поместиться в карман, не стоит удивляться, если он работает от обыкновенных батареек.

Изредка попадаются еще и сетевые нивелиры, но они по понятным причинам не очень востребованы и в принципе могут быть использованы разве что в условиях помещения.

Оптический

Оптико-механический нивелир представляет собой настолько простую конструкцию, что масштабно классифицировать его просто не получится – радикальных различий между моделями обычно не наблюдается. Единственное, на что стоит обратить внимание – это степень точности, которая обозначена специальными терминами.

Например, увидев оптический прибор технической степени точности, не спешите очаровываться – техника здесь отнюдь не тонкая, таким названием создатели замаскировали механизм, годящийся для решения лишь самых простых задач. Что касается по-настоящему полезных агрегатов, то с их качеством все понятно сразу же – они называются точными и высокоточными, причем во втором случае это не просто красивая формулировка, а вполне реальная разница в точности.

Производители и обзор моделей

Как и в случае со многими другими приборами, неопытному потребителю зачастую проще выбрать потенциальную покупку по критерию известной и востребованной марки, нежели самым детальным образом вникать в технические характеристики и искать многочисленные отзывы. Если вы хотите приобрести простейший оптический нивелир, то это вам вряд ли понадобится – они отличаются между собой разве что мелочами.

В случае с покупкой дорогой цифровой техники на одну лишь марку не стоит полагаться хотя бы потому, что прибор покупается для сложной постоянной работы и должен выбираться профессионалом. Совсем другое дело, если вы берете лазерный нивелир среднего уровня, который не будет применяться для выполнения предельно сложных вычислений, но все же должен быть качественным и хорошим – в этом случае критерий производителя и конкретной модели вполне может сработать.

Рассмотрим несколько наиболее популярных моделей.

• KaiTian 5 Lines 6 Points считается одним из лучших нивелиров для нивелирования на 360 градусов. Агрегат работает до 10 часов от батареи, а может быть включен в сеть. Из-за того, что он свободно вращается во все стороны, его можно не переставлять в процессе работы, устройство активно используется даже профессионалами.

Несмотря на некоторую громоздкость, это максимально функциональная модель.

• «Ермак 659-023» отечественного производства может считаться лидером в условиях работы на улице. При 25-метровом луче такой прибор отличается удобной компактностью и способностью функционировать в любых погодных условиях, кроме того, отечественное происхождение механизма положительно сказалось на его стоимости. Из минусов стоит выделить непродолжительную автономную работу (не более 3 часов) и актуальность только для небольших проектов.

• Bosch PLL 360 Set – представитель одного из наиболее известных брендов разноплановой (в том числе и строительной) аппаратуры, один из лучших линейных нивелиров. Имя фирмы в данном случае – это не пустой звук, потому что точность измерений в среднем заметно выше, чем у любых других аналогичных агрегатов. Из числа плюсов стоит выделить также способность вращаться на 360 градусов. К сожалению, есть и определенные ограничения: во-первых, это прибор сугубо для небольших помещений, ведь дальность луча тут всего 20 метров, во-вторых, при необходимости замены аккумулятора нужно брать деталь того же производителя – аналоги того же размера не подойдут.

• Condtrol xliner combo set считается топовым нивелиром для профессионалов, поскольку заодно выполняет еще и функции отвеса и осепостроителя. Отзывы свидетельствуют, что это универсальная машина для измерений любого рода. Производитель позаботился о том, чтобы потребитель ни в чем не нуждался – комплектация здесь тоже на высочайшем уровне. Кроме того, агрегат приспособлен для работы в экстремальных условиях – ему не страшны даже суровые русские зимы.

Придраться у этой модели было бы совершенно не к чему, если бы высочайшее качество не стоило так много, хотя подобная затрата, конечно, окупится в руках специалиста.

• Kapro 895 All Lines называют в числе лучших лазерных нивелиров среди тех моделей, что оборудованы еще и отвесом. Это прекрасный инструмент для будущего ремонта квартиры – он предлагает много вертикалей, благодаря чему отделка и монтаж розеток будут выглядеть идеально выверенными. Наличие отвеса и возможности вращения на 360 градусов позволяют быстро разметить все помещение без перестановки конструкции. Последнее очень актуально, ведь агрегат большой и тяжелый. Будущему владельцу он, кстати, влетит в копеечку.

Как выбрать?

Нивелир – инструмент крайне важный, от его показаний сильно зависит способность здания (или даже ремонта внутри него) продержаться как можно дольше, а уж неправильные измерения даже могут привести к катастрофе.

Следовательно, нивелир нужно подбирать с умом – чтобы вложиться в бюджет, добиться нормального качества и при этом не переплатить за ненужное.

Одна из важных ошибок большинства неопытных потребителей – стремление приобрести максимально качественный и мощный прибор. В бытовых условиях агрегат обычно нужен только для ремонта внутри помещений, а значит, вам уже не следует ориентироваться на большую длину луча, и подойдет даже недорогая модель. Кроме того, в помещениях, которые в условиях среднестатистической отечественной квартиры сильно большими не бывают, угловые погрешности обычно не зашкаливают, так что гнаться за выдающейся точностью тоже не нужно – пусть этим занимаются строители масштабных объектов.

По сути, при выборе оптического нивелира бытового уровня вы должны всего лишь осмотреть его на предмет наличия повреждений корпуса, а также сверить правильность работы встроенного уровня по любому другому уровню – вот и весь выбор.

Другое дело, если вы активно занимаетесь строительством, в том числе и на открытой местности, и понимаете, что покупка хотя бы полупрофессионального прибора обязательна. Тут разбег по качеству и характеристикам уже куда серьезнее, потому важно приобрести хороший нивелир, который не подведет и будет обладать всем необходимым функционалом.

Обратите внимание на следующие критерии при выборе дорогого оборудования.

• Наличие дополнительных лучей. Самый простой прибор обеспечивает их всего два – по одному на вертикаль и горизонталь. Дополнительные лучи исходят из источников по бокам от основного корпуса, благодаря им можно построить простую сетку, которая составит понятие о рельефе поверхности быстро и эффективно.

• Дальность свечения. Неопытные потребители, возможно, слышали о том, что лазерный луч на самом деле бьет несколько дальше, нежели это написано в спецификациях для каждой конкретной модели. Это действительно так, но у светового излучения есть свойство постепенно расширяться в стороны, потому даже узкая лазерная точка на большом расстоянии начинает расплываться.

Превысив расстояние, указанное в инструкции, вы, возможно, и увидите нужную вам сетку, но производитель уже не отвечает за ее правильную прорисовку.

• Система самовыравнивания. Точные измерения возможны лишь в том случае, если нивелир установлен идеально ровно. Добиться этого можно и вручную, но именно возня с предварительной настройкой делает работу оператора сложной, кропотливой и медленной.

Если агрегат умеет выравниваться самостоятельно, это сэкономит ваше время и нервы, а также повысит точность нивелирования.

• Угол развертки лучей. По утверждению большинства профессионалов, показатель в 110-130 градусов можно считать идеальным.

• Источник питания. Практика показывает, что для источника питания в нивелире важна даже не столько способность долго работать, сколько предельная простота, позволяющая в любой момент заменить эту деталь – такая особенность делает прибор едва ли не вечным. Если для большинства других инструментов батарейки в качестве основного источника питания не очень желательны, то для нивелира, потребляющего мало энергии, они подходят – лишь бы они относились к повсеместно доступному стандарту.

• Необходимые аксессуары. Сам по себе нивелир бесполезен – как минимум ему нужен еще и штатив, а также некоторые другие приспособления. Хорошо, если производитель позаботился о том, чтобы собрать для вас полный комплект – так вы и денег сэкономите на оптовой покупке, и получите стопроцентную уверенность в полной совместимости всех элементов. Помимо штатива, полезным дополнением к набору могут стать защитные лазерные очки – они и зрение оберегают, и позволяют лучше видеть луч в условиях плохой погоды. Не обойтись также без различных фиксаторов в виде прищепок или магнитных креплений.

Необязательно выбирать агрегат с наиболее щедрой комплектацией – некоторые комплектующие могут никогда в жизни вам не понадобиться, но по отдельности покупка такого же набора точно обойдется дороже.

• Особенности корпуса. Если вы берете дорогую и очень тонкую технику, важно выбрать такую модель, которая максимально защищена от любых неприятностей. Маркировка IP54 считается лучшей в своем роде – нивелир такого класса не боится ни пыли, ни влаги, он может работать на пыльной строительной площадке даже в дождь. Заботливые производители выполняют дорогие модели в противоударном корпусе, да еще и с демпферными накладками – в случае падения агрегата такие его характеристики сильно повышают шанс прибора на выживание. Идеальным будет исполнение с внутренними амортизаторами – с ними ценная электроника точно останется в порядке.

Правила эксплуатации

Нивелир необходим для правильного нивелирования площадки, но от него не будет никакого толку, если не использовать его правильно. Одно из обязательных условий, которые необходимо соблюдать, – это так называемое главное геометрическое условие нивелира. Описать его можно несколькими простыми тезисами.

• Горизонтальное положение должно быть строго выверено по пузырьковому уровню. Установив прибор на треногу, его направляют в одну сторону и с помощью винтов выравнивают так, чтобы пузырек воздуха находился точно в нуль-пункте. После этого зрительную трубу вместе с уровнем разворачивают на 180 градусов, и пузырек должен оставаться там же, где он и был – если так и есть, пункт первый выполнен. В противном случае оператор, пользуясь винтами и другими регулировочными креплениями, должен добиваться того, чтобы пузырек оказался в указанном месте и не смещался.

• Вертикальное положение необходимо выверить по отвесу. Для чистоты эксперимента тот подвешивают в месте, надежно защищенном от сквозняков и ветра, при этом инструмент должен быть тяжелым, чтобы минимально поддаваться любым внешним факторам. Нивелир устанавливают на расстоянии 20-25 метров от подвешенного отвеса и сверяют его положение с вертикальной нитью сетки. Если наблюдается отклонение хотя бы на 0,5 мм, агрегат требует последующей настройки.

Кроме этого, следует придерживаться некоторых других правил в работе с инструментом. Существуют две основные тактики работы с агрегатом – так называемые способы работы «вперед» и «из середины». В первом случае нивелир устанавливается в некой начальной точке, измеряется его высота над уровнем пола, и уже на основании этих показателей делаются выводы о перепаде высот в пределах площадки. Второй метод встречается несколько чаще, суть его состоит в том, чтобы расположить прибор посредине между двумя точками, каждую из которых следует оценить.

Установка штатива

В большинстве случаев следует пользоваться способом измерения «из середины», потому штатив устанавливают на примерно одинаковом расстоянии от крайних точек линии. Винты на ножках могут быть раздвинуты на любую ширину, за счет чего оператор может выбирать высоту расположения прибора – этот момент важен для удобства персонала, а значит, влияет на качество измерений.

Найдя удобную высоту, винты закручивают, фиксируя треногу в выбранном положении, и только после этого на головку штатива крепят сам нивелир. Положение ножек треноги зависит от особенностей рельефа, а вот головка должна располагаться горизонтально – для этого ее можно регулировать с помощью винтов, сверяясь по уровню прибора.

Монтаж и калибровка нивелира

Процесс монтажа обычно интуитивно понятен – на трегере есть специальный крепежный винт, с помощью которого агрегат надежно фиксируется на подставке. После этого оператор обязан еще раз убедиться, что сам нивелир находится в строго горизонтальном положении во всех плоскостях, добившись выполнения главного геометрического условия. Перед началом работы нужно перепроверить правильность работы всей оптики и повторно убедиться в том, что положение инструмента является идеально выверенным. Начинать нивелирование без такой меры предосторожности категорически запрещено.

Фокусировка оптико-механического узла

Правильная фокусировка – это половина успеха в подобных измерениях. Сначала нужно убедиться, что агрегат пребывает в горизонтальном положении: руководя подъемными винтами, оператор должен отыскать такое положение встроенного уровня, при котором пузырек уровня оказался бы точно посредине, и зафиксировать это положение.

Далее нужно сфокусировать оптику, для этой цели подходит любая вертикальная поверхность поблизости. На нее наводят зрительную трубу и проворачивают окулярное кольцо до тех пор, пока не будет достигнута четкая видимость сетки. После этого нивелир переводится на рейку и при помощи специального винта для фокусировки настраивают еще и видимость шкалы.

Еще одна важная задача – отцентрировать нивелир. Для этого его устанавливают в начальной точке линии, как это было бы при способе работы «вперед». Винты крепления ослабляют до тех пор, пока оператор будет искать положение инструмента, в котором он будет отрегулирован точно по положению вертикально свисающего отвеса. После этого надо аккуратно затянуть винты, постоянно проверяя, не сбивается ли положение инструмента от деятельности оператора.

Измерение и фиксация данных

Установка нивелира для работы «из середины» обычно показывает более точные результаты, поэтому по возможности следует отдать предпочтение именно такому способу. Отыскав среднюю точку между двумя крайними и подготовив инструмент по вышеописанной инструкции, в точке устанавливают мерную рейку, которая должна совпадать с вертикалью на визирной сетке.

Нивелир последовательно устанавливается с обеих сторон от установленной мерной рейки, показания снимаются в обоих направлениях – это позволяет минимизировать вероятность ошибки. Результаты измерения необходимо записать тут же после их снятия, при вышеописанном двустороннем измерении итоговым результатом считается среднее арифметическое.

О том, как правильно пользоваться нивелиром, смотрите в следующем видео.

Что такое нивелир?

Нивелир – это геодезический прибор, предназначение которого в том, чтобы определять превышение одной из точек над другой методом нивелирования горизонтальным лучом. 

 

Нивелиры бывают оптические и лазерные. По точности измерения их делят на высокоточные приборы, точные и технические. Применяют эти приборы для нивелирования на строительных площадках, а также для проведения отделочных работ, для горизонтального нивелирования. 

 

Простейший нивелир с уровнем имеет зрительную трубу, цилиндрический уровень и триггер, то есть подставку для зрительной трубы с тремя подъемными винтами. Именно такой прибор использовали уже в семнадцатом веке. 

 

Понятно, что за минувшие столетия прибор не мог не претерпеть изменения. И современные приборы, будь то оптические или лазерные, выглядят совсем иначе. Оптический нивелир можно очень часто увидеть на строительной площадке. В обычный комплект для нивелирования входит не только нивелир, но и две рейки с делениями. 

 

А суть нивелирования сводится к тому, что после того, как наведешь зрительную трубу на нивелирную рейку, можно снимать отсчеты с рейки. Особого внимания, конечно, заслуживает именно лазерный нивелир, поскольку он отличается не только высокой точностью, но и многофункциональностью. Поэтому трудно представить инженерные геодезические работы без этого прибора.

 

Чем отличаются виды устройств

 

Между собой агрегаты могут отличаться. И дело здесь не в том, кто производитель. Они могут отличаться возможностями и функционалом. Скажем, можно повстречаться с таким прибором, который несколько отличается принципом работы. Они функционируют с мощным излучением пучка. 

 

Существуют такие виды лазерных нивелиров, которым дополнительно в комплект полагается приемник. Они служат только для того, чтобы проводить внутренние работы.

 

Необходимо подчеркнуть, что нивелир иногда называют в непрофессиональной среде «лазерный уровень» или «построитель плоскости», хотя речь идет об одном и том же. Лазерный нивелир очень удобен для того, чтобы с ним работать внутри какого-либо помещения, когда выравниваешь пол, потолок, стены. Он также очень удобен для того, чтобы укладывать кафельную плитку. 

 

Работать с ним несложно. Ко всему к прибору производитель прилагает подробную инструкцию. И, например, чтобы определить ровность стен, достаточно только пустить луч вдоль стены и с помощью линейки выявить неровности. Понятно, что лазерный нивелир может найти применение не только при выполнении внутренних работ, но и наружных. 

 

Геодезические приборы. Нивелиры и способы нивелирования

1. Лекция №8

Геодезические приборы (часть 2 «Нивелиры и способы
нивелирования»)

2. Определения

Нивелир – прибор, служащий для определения превышений между
точками местности.
Нивелирование – процедура определения превышений между
точками местности при помощи нивелира
2

3. Способы нивелирования

• геометрическое нивелирование (нивелирование горизонтальным
лучом),
• тригонометрическое нивелирование (нивелирование наклонным
лучом),
• барометрическое нивелирование,
• гидростатическое нивелирование и некоторые другие.
3

4. Геометрическое нивелирование

В обозначение отечественных нивелиров входит буква Н и число,
указывающее среднюю квадратическую погрешность измерения
превышения на 1 км двойного хода. Например, Н05, Н1, Н2, Н3,
Н10 – соответственно, 0.5 мм, 1 мм, 2 мм, 3 мм, 10 мм.
Кроме того, в обозначение прибора могут входить дополнительные
буквы и цифры.
2Н10Л – второе поколение нивелира Н10 с лимбом для измерения
горизонтальных углов
К – Наличие у нивелира компенсатора наклона визирной оси
(3Н2КЛ)
4

5. Классы точности нивелиров

Высокоточные (Н05)
Специальные повышенной точности (Н1, Н2)
Точные (Н3) – применяются в сетях III и IV классов
Технические (Н10)
5

6. Устройство нивелира

6

7. Нивелирные рейки

В комплект нивелира входят две нивелирные рейки,
представляющие собой бруски или жёсткие металлические
профилированные полосы с нанесёнными на них делениями
(обычно сантиметровыми или пятимиллиметровыми). Для точного
и технического нивелирования используют деревянные рейки РН-3
и РН-10 с сантиметровыми делениями, нанесёнными с двух сторон,
каждая из которых окрашена в свой цвет (красный и чёрный).
Высокоточное нивелирование выполняют только с использованием
специальных реек типа РН-05 с инварной полосой, на которую
нанесены две смещённые шкалы с делениями 5 мм.
7

8. Виды реек

8

9. Установка нивелира в рабочее положение

Установка нивелира в рабочее положение заключается в установке
для наблюдений зрительной трубы и горизонтировании прибора.
Установка для наблюдения зрительных труб нивелиров
заключается в получении чёткого изображения сетки нитей и
изображения концов цилиндрического уровня.
Горизонтирование заключается в приведении визирной оси
прибора в горизонтальное положение.
9

10. Горизонтирование

Круглый уровень прибора
10

11. Определение превышений нивелиром

11

12. Поверки нивелиров

Условие 1. Ось установочного круглого уровня должна быть параллельна
вертикальной оси вращения нивелира. Либо, ось установочного
цилиндрического уровня должна быть параллельна плоскости горизонта.
Условие 2. Горизонтальная нить сетки нитей должна быть параллельна
плоскости горизонта.
Условие 3. Главное условие нивелира. Визирная ось зрительной трубы должна
быть горизонтальной.
Условие 1 проверяется перед каждой работой в одной смене, либо перед
циклом измерений.
Условие 2 проверяется в тех случаях, когда требуется работа по крайним
частям горизонтальной нити (например, при разбивке горизонтальной
плоскости). Кроме того, это условие дополнительно проверяется после
выполнения поверки по условию 3. В любом случае периодичность поверки
этого условия должна быть не реже одного раза в неделю.
12

13. Дополнение по условию 3

Условие 3 проверяется в следующих случаях:
• перед каждым циклом измерений в начале рабочего дня;
• при необходимости измерений при неравных расстояниях от
нивелира до реек;
• при обнаружении постоянных значительных расхождений в
превышениях на станциях нивелирования из середины;
• после транспортировки прибора;
• после механических ударов по прибору, его падении и др., что
было замечено в процессе выполнения работ.
13

14. Тригонометрическое нивелирование (наклонным лучом)

В тригонометрическом нивелирование превышение определяется
при помощи наклонного визирного луча на местности
непосредственно измеряется вертикальный угол и расстояние
между точками. Точность определения превышения зависит от
точности измерения расстояний.
Применяется при топографических съёмках для создания
съёмочного обоснования и съёмки рельефа, а также при передаче
отметок на большие расстояния.
14

15. Схема и формулы

Для определения превышения между точками А и В надо
точкой А устанавливают прибор таким образом, чтобы его
основная ось проходила через точку А, и при помощи рулетки
измеряют высоту инструмента i. В точку В устанавливают
рейку длиною l. Визируют на верх рейки и измеряют
вертикальный угол v. Если известно горизонтального
проложение d между точками А и В, то можно вычислить
превышение
h’=d tg v
h+l=h’+i
h=h’+i–l=d tg v +i–l
Если горизонтальное проложение d не известно, а измерено наклонное расстояние при помощи нитяного
дальномера, то формула меняется:
h
D
sin 2 i l
2
Для удобства вычисления обычно визируют не на верх рейки, а на высоту инструмента i=l, тогда
превышение вычисляется по формуле:
h dtg
D
sin 2
2
15

16. Барометрическое нивелирование

16

17. Определение превышений

Основано на зависимости атмосферного давления от высоты точки над уровнем моря. Известно, что с увеличением высоты на 10 м давление падает
примерно на 1 мм ртутного столба. Приближенное значение превышения между точками 1 и 2 можно вычислить по формуле:
h = h3 – h2 = ΔH ∙ (P1 – P2),
P1 и P2 – давление в первой и во второй точках;
ΔH – барометрическая ступень (значения ΔH выбирают из специальных таблиц)
Полная формула Лапласа:
h = K0∙(1 + α ∙tm)∙(1 + 0.378.em/Pm)∙ (1 + β∙Cos2φfm)∙(1 + 2/R∙Hm) ∙lg(P1/P2).
В этой формуле:
P1, P2 – давление воздуха на высоте h2 и h3 соответственно
Pm – среднее значение давления
Hm – среднее значение высоты
tm, em – среднее значение температуры и влажности воздуха
fm – среднее значение широты
α – температурный коэффициент объемного расширения воздуха, равный 0.003665 град.–1
β – коэффициент, равный 0.00265
K0 – коэффициент, равный 18400 при некоторых стандартных значениях давления воздуха и силы тяжести.
Сокращённая формула М.В. Певцова:
h = N∙(1 + α∙tm) ∙lg(P1/P2),
где N = 18470, принято: em = 9 мм рт.ст., fm = 55o, Hm = 250 м, Pm = 740 мм рт.ст.
Точность барометрического нивелирования невысока; средняя квадратическая ошибка измерения превышения колеблется от 0.3 м в равнинных районах
до 2 м и более в горных. Основные области применения барометрического нивелирования – геология и геофизика.
17

18. Гидростатическое нивелирование

Основывается на эффекте сообщающихся сосудов
Уровневая поверхность –
Равенство давлений –
18
Принцип работы – уровневая поверхность
Za и Zb – отсчёты от точки подвеса
до уровневой поверхности;
ПРа и ПРб – отсчёты от нулевой
шкалы сосуда. Расположение
нулевой точки зависит от
конструкции.
Sа и Sб – расстояние от точки
подвеса до нулевой шкалы сосуда,
при одинаковых сосудах S1=S2
Превышение – Н = Zb – Za =
= (Sа-ПРб) – (S1-Зпр) = Зпр – Ппр
Принцип работы – равенство давлений
Формула: Р = ƍgh
Р – давление в жидкости
ƍ – плотность жидкости
h – высота столба жидкости
В условиях однородности
жидкости ƍg – const,
соответственно P1h3 = P2h2
Давление в жидкости
пропорционально высоте, на
которой оно измеряется!
Измерение до уровневой
поверхности
Измерение давления
Снятие отсчетов независимо от технологии –
ручное или автоматизированное!

22. Источники ошибок

• Влияние разности температур – зависимость плотности от
температуры.
• Перепад внешнего давления между точками измерения –
создаёт дополнительное внешнее давление на столб жидкости.
• Капиллярность – подъём жидкости в узких сосудах.
• Влияние воздушных пузырьков – маленькие пузырьки могут
объединится в один, что приведет к возникновению грубых
ошибок.
• Вибрация и ритмичные деформации – возможно образование
волны на поверхности и волновое движение воды между
датчиками.

23. Источники ошибок

• Разность нулевого значения – неправильный подвес датчика на
репере или внутренние константы прибора.
• Инородные частицы на поверхности жидкости – влияние на
снятие отсчёта.
• Заполняющая жидкость – есть поправочные коэффициенты на
изменения плотности от температуры
Влияние ошибок может быть уменьшено или полностью
устранено за счет технического решения при проектирование
оборудования и регламента измерения!
FPM Holding GmbH (Германия)
Технические характеристики
•Точность измерений – 0,005 мм
•Среднеквадратическая ошибка всей
измерительной системы – 0,02 мм
•Количество датчиков в одной цепи до 30
•Датчики температуры жидкости и воздуха
•Устойчив к вибрациям:
до 50 Гц амплитуда 55 микрон
до 100 Гц амплитуда 13 микрон
до 200 Гц амплитуда 3 микрон
•Интерфейс – RS485, USB 1.1, RJ45*
•Работа в режиме 24 на 7 при редком
сервисном обслуживании
•Степень защиты: IP 54
•Рабочая температура: от -10 до +60 ºС
220 в
RS 485
LAN
RJ45
ИБП
Δ H= ± 15 мм
Воздушный шланг
Водяной шланг
Применение – Турбины
Применение – Опоры мостов
Применение – Фундаменты
29

Нивелир SOKKIA B40А-35 + поверка

Геодезическое прибостроение развивается огромными темпами, однако оптические нивелиры продолжают пользоваться спросом у геодезистов всего мира.

Практически все ведущие производители геодезических инструментов продолжают выпускать эти приборы в той или иной модификации. Высокоточные автоматические нивелиры Sokkia B40 – это новая серия нивелиров с повышенной пыле- и влагозащитой. Эти приборы идеально подходят для выполнения самого широкого спектра работ. Данный инструмент компания Sokkia относит к классу точных нивелиров. Таким образом, оптический нивелир SOKKIA B40 превосходно подойдет для выполнения нивелирования III и IV класса, отлично справится с любыми задачами нивелирования на строительной площадке, пригодится при выполнении различных отделочных, инженерно-геодезических, маркшейдерских работ.

 

Оптический нивелир Sokkia B40 сочетает в себе как технологии, проверенные годами, так и самые последние достижения современного точного приборостроения. В нивелире SOKKIA B40 используется компенсатор с магнитным демпфером, служащий для автоматического удержания оси прибора в горизонтальном положении. Это значительно повышает достоверность измерений, сокращает время проведения работ, облегчает труд оператора. Специальная конструкция системы креплений компенсатора повышает его надежность, и позволяет спокойно производить измерения даже в условиях постоянных вибраций на строительной площадке или при воздействии внезапных порывов ветра.

 

Зрительная труба нивелира SOKKIA B40 оснащена фирменной просветленной оптикой. Оптика прибора не запотевает при резком изменении температуры, что позволяет полностью сконцентрироваться на выполнении работ. Благодаря отсутствию в приборе электронных элементов, нивелир SOKKIA B40 способен работать при температуре от -40°С до +50°С, и полностью энергонезависим.

 

Оптический нивелир Sokkia B40 в отличие от своих предшественников имеет прямое изображение и 24-х кратное увеличение, позволяя с легкостью производить измерения на достаточно большом удалении, снижая постоянное напряжение зрения. При помощи закрытого горизонтального лимба нивелиром Sokia B40 можно производить трассировку направлений. Отдельно стоит отметить конструкцию “бесконечных” наводящих винтов, повышающих скорость работы с прибором. Средняя квадратическая ошибка измерения превышений нивелиром Sokkia B40 составляет всего 2 мм.

 

Нивелир SOKKIA B40 способен производить измерения на расстоянии 20 сантиметров, что позволяет использовать его при работе внутри небольших помещений, тоннелях или шахтах. Прочный и надежный корпус прибора выполнен из композитного материала, способного выдерживать удары, падения, а также превосходно защищающего от негативного воздействия пыли и влаги. Класс защиты Sokkia B40 – IP66.

 

Оптический нивелир Sokkia B40 – превосходный брендовый инструмент, позволяющий добиться максимально возможной точности измерений.

Что такое нивелиры: виды и характеристики

Гарантировать качество строительных и отделочных работ можно только при условии применения специальных инструментов, сочетающих точность с надежностью и простотой использования. Таковыми устройствами являются современные нивелиры. В этой статье мы расскажем о функциональных возможностях и правилах работы с приборами, а также коснемся конструктивных особенностей выпускаемых сегодня моделей.

Общая информация

Прибор представляет собой построитель плоскостей, способный автоматически выравниваться с помощью маятникового или электронного компенсатора. Независимо от вида, все нивелиры подобного класса снабжены лазерными излучателями, проецирующими на окружающие поверхности хорошо заметные линии. Развертка линий может варьироваться от 120 до 360º. Подобная технология позволяет легко обнаруживать любые отклонения в геометрии помещения.

Современный нивелир – прочный и компактный прибор, рассчитанный на суровые условия эксплуатации. Лазерные излучатели, оптика и прочие чувствительные компоненты надежно скрыты внутри корпуса из прочного полимера или сплава.

Основное отличие нивелира от обыкновенного лазерного уровня – значительно более высокая точность. Погрешность устройств не превышает ±0,2-0,3 мм/м, достигая ±0,1 мм/м в ротационных моделях. Прочие особенности:

• большая дальность построения линий;
• расширенный функционал;
• дополнительные аксессуары: крепления, усиливающие детекторы, пульты дистанционного управления и элементы защиты.

Как пользоваться устройством?

Прежде чем приступить к работе, убедитесь, что аккумулятор заряжен. Проверьте исправность прибора, включив его – корректно работающее устройство должно проецировать яркий и хорошо заметный при любом освещении луч.

Выбирая место для установки, позаботьтесь о том, чтобы окружающие предметы не блокировали лазерные лучи. Размещать нивелир необходимо на расстоянии до объекта, рекомендованном в инструкции – превышение оптимального значения значительно снижает точность прибора. Устройство должно размещаться на ровной и устойчивой поверхности; наиболее удобным для этих целей является штатив или держатель. Прибор следует выровнять по горизонту (в большинстве видов современных нивелиров выравнивание происходит автоматически).

Следует помнить, что лазерный луч способен вызвать ожог сетчатки. Люди, присутствующие на площадке, должны быть предупреждены о мерах предосторожности. Освободите территорию от животных.

Особенности настройки

Простейшие нивелиры настраиваются по пузырьковым уровням. Настройка выполняется с помощью нескольких винтов. Приборы с функцией самовыравнивания не требуют такой процедуры при условии, что угол отклонения не превышает 10-15º.

Призменные и ротационные нивелиры предлагают расширенные возможности по настройке. Такие устройства способны проецировать несколько лучей одновременно, а также создавать линии отвеса и лазерные точки. Наиболее функциональны ротационные модели, позволяющие также задавать угол сканирования и скорость, с которой вращается лазерный луч.

Правильно установленный и настроенный нивелир способен выполнять самые разные задачи. Для чего используют нивелир?

• Планировка помещений.
• Выравнивание поверхностей.
• Отделка плиткой.
• Построение наклонных плоскостей.
• Наклейка обоев и других декоративных элементов.
• Установка мебели и встраиваемой техники.
• Замеры (в качестве дополнительного инструмента).

Опции и аксессуары

Нивелиры могут оснащаться дополнительными устройствами, облегчающими работу или расширяющими функционал устройств. Наиболее часто устройства комплектуются приемниками лазерных лучей, служащими для увеличения дальности, мишенями, рейками для черчения и измерения высоты смонтированного на штативе уровня.

 

Использование различных типов устройств измерения уровня | by Sapcon

Различные типы устройств измерения уровня помогают рабочим измерять уровень воды или жидкости в резервуаре / резервуаре / большом контейнере. Точность и доступность для работы с этими инструментами должны варьироваться в зависимости от качества устройств измерения уровня.

Два типа инструментов для измерения уровня

• Прямое измерение уровня
• Устройство для косвенного или логического измерения

Инструмент прямого измерения уровня

Обычный процесс измерения воды или жидкости прост.Стержень с разными выносными линиями используется в качестве шкалы для расчета уровня жидкости. Это прямой метод измерения уровня . Однако у этого инструмента нет датчика. При разном давлении воды и в различных ситуациях вы не будете опускать палку или стержень в воду для измерения уровня.

Смотровое стекло

Смотровое стекло визуализирует уровень воды для точного измерения. Пользователи проверяют колебания уровня жидкости в открытом резервуаре. Это традиционное смотровое стекло обычно имеет длину 70 дюймов с уровнем воды l , уровень позволяет выдерживать давление воды до 600 фунтов на квадратный дюйм.Однако в настоящее время этот прибор для измерения через смотровое стекло практически не используется.

Инструмент для косвенного или логического измерения воды / жидкости

Косвенный метод отслеживания уровня воды для измерения является многофункциональным с точностью, обеспечивающей идеальные показания. Различные типы датчиков уровня с приборами для измерения логического уровня воды помогают рабочим выполнять измерение уровня. Например, в процессе плавучести вес погруженного устройства равен весу воды, рассеиваемой устройством.Высокотехнологичные датчики жидкостных измерительных устройств измеряют различные уровни воды. Часто некоторые передовые инструменты измерения уровня имеют гидростатический механизм. Он измеряет давление воды в зависимости от высоты жидкости, хранящейся в сосуде.

Верхние устройства косвенного измерения уровня

Capvel-FUEL: датчик / датчик уровня для дистанционного отслеживания топлива

Capvel-FUEL: датчик / датчик уровня – хорошее устройство для измерения уровня жидкости в транспортном средстве.Управляется дистанционно. Он поддерживает точность + / 1% FSL для измерения уровня топлива. Устройство измерения уровня Capvel отлично работает в диапазоне температур от 20 до 70˚ Цельсия. Простая установка и быстрая калибровка сокращают ваше время и физические силы. Наконец, обслуживание устройства не вызывает затруднений. Этот легкий датчик уровня способен точно отслеживать уровень топлива.

CAPVEL_ICT- Датчик уровня емкости для жидкостей и шламов

CAPVEL_ICT – хороший датчик уровня емкости для людей.Он позволяет измерять как проводящие, так и непроводящие жидкости. Он также отслеживает уровень жидкого навоза и продовольственного зерна. Устройство имеет смачиваемые части, такие как PTFE и оцинкованное железо. Прочный стержень этого емкостного датчика уровня подходит для щупа на глубину до 3,5 м. Измерительный стержень тросовой формы, измеряющий уровень до 15 м макс. Обладает 100-процентной огнестойкостью. С преобразователем емкостного датчика уровня люди получают руководство по установке и гарантийный талон.

Stellar: датчик уровня на основе гидравлического давления

Stellar – это тип датчика уровня жидкости на основе гидравлического давления.В основном, он измеряет уровень пресной воды, топлива и компонентов смазочной жидкости. Электронный датчик уровня топлива легко калибровать и собирать. Он нормально работает при температуре от 0 ° C до 70 ° C. Для работы не требуется повторных калибровок и редактирования. Производитель дает гарантию на сохранность пароля. Он отображает показания массы, объема и процентного содержания жидкого / смазочного топлива.

Sapcon, надежный поставщик приложений / устройств для измерения уровня топлива / жидкости, предлагает превосходную безопасность продукции.Он помогает людям устанавливать устройства с различными типами датчиков уровня .

Типы уровнемеров и как они работают?

Как следует из названия, датчик для измерения уровня – это прибор, обеспечивающий непрерывное измерение уровня. Его можно использовать для определения уровня жидкости или сыпучего материала в конкретный момент времени. Уровни среды, такой как вода, вязкие жидкости и топливо, или сухой среды, такой как сыпучие материалы и порошки, могут быть измерены с помощью датчика.

Датчик измерения уровня используется во множестве приложений, требующих измерения уровня в контейнерах или резервуарах. Эти передатчики часто находят свое применение в транспортировке материалов, производстве продуктов питания и напитков, энергетике, химической промышленности и водоочистке.

Принцип работы уровнемеров

Принцип работы вышеупомянутых уровнемеров зависит от их основного принципа. Например, емкостные датчики уровня работают через конденсатор, гидростатические датчики уровня зависят от давления жидкости в контейнере для хранения для измерения уровня, в то время как ультразвуковые датчики уровня преобразуют расстояние, пройденное ультразвуковой волной, для определения уровня и так далее.Однако все эти уровнемеры измеряют уровень одним из трех способов:

• Вес жидкости
• Напор жидкости
• Положение жидкости в контейнере

Если вы присмотритесь, все датчики давления, описанные в этом посте, принимают во внимание любой из трех факторов для получения надлежащего измерения. Измерения уровня подразделяются на два типа – прямые и косвенные измерения уровня или выполняются контактными или бесконтактными датчиками.Прямые измерения уровня считаются идеальными для небольших изменений уровня, которые наблюдаются в различных промышленных резервуарах. Однако большинство уровнемеров предназначены для косвенных измерений уровня, поскольку они чувствительны и предназначены для измерений слишком высокого или слишком низкого уровня, когда прямое измерение становится затруднительным. Ультразвуковые датчики уровня можно использовать в контактной или бесконтактной конфигурации.

Типы уровнемеров:

Датчики измерения уровня бывают семи типов.Каждый тип передатчика работает по-своему, что делает его полезным для различных типов процессов.

• Емкостные уровнемеры Эти датчики используют жидкость, хранящуюся в резервуаре или контейнере, в качестве диэлектрической среды между двумя или более электродами. Энергетическая емкость конденсаторной цепи увеличивается, когда жидкости больше, и уменьшается, если жидкости меньше. Измеряя изменения значения емкости, датчики уровня емкости могут рассчитать текущий уровень заполнения бака или контейнера.

• Гидростатические уровнемеры Эти датчики, также известные как датчики уровня давления, помогают определять содержимое жидкости в контейнере, измеряя давление находящейся в нем жидкости. Чем больше сила жидкости, тем больше объем жидкости.

• Магнитные уровнемеры В этих передатчиках используется магнитный объект, который подвешен на плавучем поплавке.Обычно это узкая вспомогательная колонна, чтобы ограничить боковые движения поплавка. Пока поплавок находится на поверхности жидкости, его движение измеряется другим магнитным устройством. Это позволяет передавать точный и стабильный уровень заполнения. Этот метод подходит для непрерывных измерений из-за тенденции поплавка подниматься или опускаться в зависимости от уровня жидкости.

• Радарные уровнемеры Эти передатчики работают по принципу радара, используя излучение радиоволн.Эти передатчики обычно устанавливаются наверху резервуара, заполненного жидкостью. Передатчик посылает сигнал радара в жидкость и принимает отражение сигнала. Затем передатчики анализируют текущий уровень заполнения резервуара на основе времени, которое требуется переданному сигналу, чтобы вернуться.

• Ультразвуковой датчик уровня В этом типе передатчика ультразвуковой преобразователь устанавливается на верхней части контейнера с жидкостью или рядом с ним.Преобразователь излучает ультразвуковой импульс. Импульс ударяется о поверхность жидкости и отражается. Затем датчик рассчитывает уровень заполнения на основе времени между переданным и полученным сигналом.

• Управляемые микроволновые уровнемеры Эти передатчики работают, посылая микроволновый импульс через сенсорный кабель или стержень. Сигнал попадает на поверхность жидкости и возвращается к сенсору, а затем к корпусу трансмиттера.Электроника, встроенная в корпус трансмиттера, определяет уровень заполнения в зависимости от времени, за которое сигнал проходит вниз по датчику и снова поднимается вверх. Эти типы датчиков уровня используются в промышленных приложениях во всех областях технологических процессов.

• Преобразователи уровня жидкости Эти датчики разработаны для определения уровней жидкостей. Датчики уровня жидкости также используются для обнаружения границ раздела между двумя разными жидкостями, такими как масло и вода.Датчики уровня жидкости в основном используются для измерения уровня жидкости в резервуарах для хранения, транспортных резервуарах, а также резервуарах для хранения воды. Эти датчики давления измеряют уровень, измеряя напор жидкости.

В ряде промышленных приложений одним из важных элементов управления технологическим процессом является знание того, сколько газа или жидкости присутствует в данном контейнере. Необходимо следить за тем, чтобы уровни заполнения данного вещества не превышали уровень заполнения. Таким образом, датчики измерения уровня играют важную роль в мониторинге уровня заполнения контейнеров, сосудов или резервуаров.В следующем посте мы поговорим о преимуществах вышеупомянутых уровнемеров. Чтобы узнать больше об этих передатчиках, вы можете связаться с экспертами.

Инструменты для измерения уровня

– Engg Cyclopedia

Эффективные инструменты измерения уровня обеспечивают надежную и непрерывную работу за счет поддержания запасов материалов и максимального повышения доступности и надежности установки за счет предотвращения утечек или других нарушений технологического процесса.

Существуют различные типы инструментов для измерения уровня.Обычно они делятся на две (2) основные группы:

Приборы для измерения предельного уровня

Они контролируют уровень материала в заданной точке, которая может быть либо низким уровнем (например, чтобы избежать опасности работы насоса всухую), либо высоким уровнем (чтобы избежать разлива или утечки)

Приборы непрерывного измерения

Они непрерывно контролируют уровень материала, фиксируя любые колебания.

Типы уровнемеров

Наиболее распространенные типы технологий измерения уровня, используемые в настоящее время, кратко описаны ниже:

Электромеханические приборы для измерения уровня

Моторная лопасть внутри сосуда вращается до тех пор, пока ее датчик не покроется жидким или твердым материалом.Тот же принцип действует и для вибрирующих вилок, которые способны обнаруживать присутствие материала при снижении скорости их вибрации. Электромеханические конструкции неприхотливы в обслуживании и экономичны. Электромеханические устройства в основном используются с твердыми материалами, такими как гранулы, резина, удобрения и т. Д.

Уровнемеры с механическим поплавком

Это, пожалуй, самый простой, недорогой и простой в установке способ. Поплавок соединен со стержнем, который прикреплен к стенке резервуара и связан с переключателем.Когда уровень колеблется, переключатель соответственно размыкается и замыкается. Основными недостатками механических поплавков являются следующие: во-первых, поплавок необходимо откалибровать в случае изменения плотности жидкости, и, во-вторых, на поплавке может накапливаться посторонний материал, что препятствует его надежной работе.

Дифференциальное давление – измерение уровня

Сторона высокого давления прибора для измерения перепада давления обычно соединяется со дном резервуара, а сторона низкого давления соединяется с паровым пространством в верхней части резервуара.Измеренный перепад давления соответствует давлению столба жидкости резервуара. Если плотность жидкости остается постоянной, этот метод измерения дает истинное значение уровня. В случае сосудов под давлением для устройств измерения дифференциального давления требуется герметизирующая жидкость. Типичные области применения: резервуары для воды.

Устройства измерения уровня емкости

Обычно они состоят из двух (2) параллельных проводящих пластин, разделенных надлежащим изолятором.Металлический зонд (измерительный электрод) определяет количество присутствующего материала, измеряя разницу в емкости зонда, когда внутри сосуда присутствует воздух или материал. Второй электрод сравнения также включен, чтобы замкнуть цепь и пропустить ток. Устройства для измерения емкости, как правило, просты в установке и не имеют движущихся частей, что сводит к минимуму затраты на техническое обслуживание. С другой стороны, любые изменения из-за температуры или химического состава материала внутри сосуда изменят диэлектрические свойства, что приведет к ошибкам и необходимости повторной калибровки.Типичные области применения инструментов для измерения уровня емкости: кислоты, щелочи, ароматические соединения, клеи и т. Д.

Ультразвуковые уровнемеры

Ультразвуковые устройства используют пьезоэлектрический кристалл, хранящийся внутри преобразователя. Звуковая энергия направляется к материалу и отражается обратно к преобразователю, который преобразует звуковую энергию обратно в электрический сигнал. Затем соответствующий сигнальный процессор анализирует это эхо и вычисляет расстояние между целью (уровень материала) и преобразователем, принимая во внимание, что промежуток времени между инициированием звукового сигнала и его возвратом пропорционален расстоянию между целью и преобразователь.Ультразвуковая технология в основном используется для непрерывного измерения уровня. Ультразвуковые устройства просты в установке, не имеют движущихся частей и не контактируют с материалом сосуда. Таким образом можно избежать проблем с совместимостью материалов. Одним из недостатков этой технологии является то, что посторонние частицы, такие как пыль или пар, могут повлиять на надежность и точность ультразвукового устройства. Типичное применение ультразвуковых приборов для измерения уровня: резервуары для хранения химикатов, открытые бассейны дождевой и сточной воды, контейнеры для шлама очистных сооружений и т. Д.

Рисунок 1 – Емкость с мешалкой и ультразвуковым устройством измерения уровня (справа)

Радарный уровнемер

Радарные устройства передают электромагнитную волну в сторону материала.Общее время прохождения до и от цели (уровень материала) рассчитывается и напрямую зависит от расстояния между ними, принимая во внимание, что разница между частотой передатчика и приемника прямо пропорциональна пройденному расстоянию. Преимущество использования электромагнитной волны состоит в том, что на сигнал не влияют факторы окружающей среды, такие как температура, влажность, давление, пар, пыль и другие. Типичные области применения: емкости для хранения химикатов, суспензии и шламы, стерильные применения, липкие, вязкие и кристаллизующиеся продукты, подземные резервуары и т. Д.

Технологии измерения уровня в индустрии управления технологическими процессами

Мало что так широко распространено в сфере управления технологическими процессами, как необходимость измерения уровня технологического материала в контейнере. Независимо от того, является ли этот материал водой, сточными водами, нефтью, сахаром или любой другой жидкостью или твердым веществом, точность измерения уровня может быть определяющим фактором как для рентабельности, так и для безопасности.

11 декабря 2005 г. неисправные уровнемеры были частично ответственны за мощный взрыв на нефтехранилище в Хартфордшире в Хартфордшире, Англия.По данным Управления по охране здоровья и безопасности, расследовавшего взрыв, «резервуар был полон, но датчики и предохранительные устройства не работали». ¹ Реле высокого уровня, которое должно было определять уровень бензина и перекрывать поток в резервуар, не сработало, и рабочие не заметили, что резервуар переполняется. ² . Это привело к 32-часовому аду, в результате которого пострадали 43 человека, а многие семьи остались без крова.

Из-за важности точного измерения уровня и множества различных технологических материалов, требующих измерения уровня, было разработано почти такое же количество уникальных методов определения уровня.Выбор правильной техники измерения уровня для конкретного приложения может показаться сложной задачей перед лицом такого большого количества вариантов. Все системы измерения уровня зависят от определенных характеристик обрабатываемого материала, таких как плотность, емкость, температура и т. Д., И каждая имеет свои особые преимущества и недостатки. Важно понимать фундаментальную механику рассматриваемых технологий измерения уровня, чтобы правильно указать соответствующий метод (или методы в случае систем с резервированием) для приложения.

Категоризация технологий измерения уровня

Хороший способ сократить количество вариантов измерения уровня – разделить их на две большие категории: контактные и бесконтактные. Затем вы можете отфильтровать варианты по типу материала, который они могут измерить.

Контактный и бесконтактный

Характеристики измеряемого технологического материала, такие как размер и форма резервуара, давление и температура, необходимые для процесса, количество перемешивания материала, доступная мощность и т. Д., необходимо учитывать при определении контактного или неконтактного подход – правильный вариант. Необходимо учитывать, является ли материал коррозионным или липким и может ли он вызвать повреждение измерительного устройства, является ли он летучим и контактный датчик может создавать угрозу безопасности, могут ли перемешивание, температура или давление обрабатываемого материала влиять на показания. или повредить контактный датчик, а также любую другую неприятную возможность. С другой стороны, бесконтактные решения могут выходить за рамки бюджетных ограничений проекта или не обеспечивать необходимый уровень точности.

Тип измеряемого материала

Технологические материалы, требующие измерения уровня, обычно можно классифицировать как жидкости, гранулированные твердые вещества, суспензии и поверхности раздела фаз. Жидкости сильно различаются по плотности и могут находиться в широком диапазоне давлений и температур, в зависимости от процесса. Эти факторы влияют на типы датчиков уровня, которые можно использовать. Уровень границы раздела или точка, в которой встречаются две жидкости разной плотности, требует особого внимания по сравнению с типичным измерением уровня жидкости.Многие сенсорные технологии, которые можно успешно использовать для измерения жидкости, будут громоздкими или просто непригодными для измерения гранул, таких как суглинок и каменная пыль, или суспензий, таких как цемент. По этим причинам важно понимать тип технологического материала (на всех этапах процесса), с которым вы имеете дело, прежде чем рассматривать варианты измерения уровня.

Обзор технологий измерения уровня

Поскольку из-за огромного количества технологий измерения уровня следующий обзор не является всеобъемлющим и не предназначен для охвата всех тонкостей рассматриваемой технологии.Вместо этого он предназначен для того, чтобы дать очень общий обзор некоторых различных типов доступных технологий и того, как каждый из них функционирует в качестве измерительного устройства. Более подробную информацию о конкретном измерительном устройстве можно найти в документации производителя, и с ней всегда следует консультироваться перед покупкой, поскольку каждое устройство использует методику измерения уровня по-разному. При этом широкое понимание того, как должна функционировать каждая категория технологий, даст вам надлежащую фору при выборе датчиков измерения уровня.

Контактные датчики

Уровнемер

Первый тип устройства измерения уровня, который следует здесь рассмотреть, также является самым простым. Смотровой указатель уровня обычно состоит из трубки, подсоединенной к отверстиям в верхней и нижней части резервуара. Трубка имеет прозрачную поверхность, поэтому оператор может видеть уровень обрабатываемого материала. Технически это бесконтактное измерение, поскольку датчик не контактирует с обрабатываемым материалом. Однако следует принимать во внимание многие из тех же опасений, что и в отношении контактных датчиков, такие как перемешивание, коррозионная активность, липкость, температура, давление и т. Д., которые могут повредить область просмотра или закрыть ее. Хотя этот метод измерения уровня можно считать наиболее надежным, поскольку уровень материала действительно может быть замечен оператором, перепады давления или температуры между резервуаром и зоной обзора могут повлиять на точность измерения ³ . При измерении границы раздела верхнее отверстие манометра должно быть погружено на уровень верхней жидкости, а нижнее отверстие должно быть на уровне более плотной жидкости, иначе измерение уровня будет неправильным.Смотровые указатели уровня можно использовать только при измерении жидкостей, поскольку гранулы и суспензии не могут свободно перемещаться через указатель. Также нет возможности включить какой-либо тип автоматизации в процесс с использованием этого типа измерительного устройства.

Поплавок

Другие устройства, такие как поплавки и вытеснители, зависят от удельного веса (плотности) материала для измерения уровня. Они часто используют датчик, аналогичный прицельному уровню (трубка, соединенная сбоку от бака по направлению вверх и вниз).Магнитные поплавки, особый тип поплавкового датчика уровня, обычно основаны на герконовых реле, размещенных вдоль трубы. Когда поплавок проходит через эти реле, магнитное поле размыкает их. Следовательно, точность такого датчика ограничена количеством язычковых реле, размещенных в датчике. Другие типы датчиков поплавка основаны на измерении удлинения и втягивания подключенного кабеля. Этот тип датчика, в принципе, не требует питания для работы, но он подвержен отказу из-за заклинивания или заедания поплавка.

Буйковый уровнемер

Буйковые поплавки отличаются от поплавковых устройств тем, что они плотнее, чем технологическая жидкость, и подвешены на пружине. Они полагаются на принцип Архимеда для обнаружения изменений выталкивающей силы, которая равна весу вытесняемой жидкости, вызванных подъемом или падением уровня. Датчик в верхней части манометра измеряет изменение кажущейся массы корпуса буйка. Таким образом, измерение уровня является произведением длины корпуса буйка, покрытого обрабатываемым материалом, и удельного веса материала ⁴ .И буйки, и поплавки требуют тех же соображений, которые упоминались ранее в отношении смотровых указателей уровня, и особых соображений при измерении границы раздела фаз.

Пузырьковая трубка

Измерение уровня пузырьковой трубки также зависит от удельного веса обрабатываемого материала. В этом типе контактного датчика трубка погружается в технологическую жидкость, а воздух или азот закачивается через отверстие рядом с дном резервуара. Возникающее противодавление пропорционально уровню и плотности жидкости ⁵ .В случаях, когда погружение трубки в технологическую жидкость нецелесообразно, воздух можно закачать через вход на боковой стороне резервуара. Датчик этого типа можно использовать только для измерения уровня жидкостей. Если технологическая жидкость, в которую погружена трубка, остается на постоянном уровне, любое изменение противодавления происходит из-за изменения плотности или уровня границы раздела фаз, что позволяет измерить эти переменные ⁶ .

RF Capacitance

RF Capacitance Датчики уровня используют тот же принцип работы, что и электронный конденсатор, для измерения уровня.Электронный конденсатор состоит из двух проводящих металлических пластин, разделенных каким-то изолирующим материалом. Емкость – это измерение количества энергии, которое может хранить конденсатор. Используя метод, который очень похож на метод электронного конденсатора, емкость обрабатываемого материала также может быть измерена и затем коррелирована с уровнем. При измерении непроводящего материала этот материал используется как изолирующая часть конденсатора, а стенка резервуара действует как вторая проводящая пластина; при измерении проводящего материала корпус зонда экранирован изолятором, и этот материал действует как другая проводящая пластина ⁷ .В любом случае повышение уровня будет коррелировать с увеличением измеренной емкости (по сравнению с емкостью воздуха). Эта технология может использоваться либо для точечных переключателей уровня, либо для непрерывного измерения уровня. Варианты этого метода могут использоваться для измерения жидкостей, гранулированных твердых частиц, суспензий и уровней границы раздела фаз ⁸ .

Лента сопротивления

Механическая сила технологической жидкости может использоваться для измерения уровня с помощью так называемой ленты сопротивления. Два провода, один из которых подключен к источнику напряжения, а другой – к прецизионному резистору, содержатся внутри экранированного гибкого зонда.Гидростатическое давление давит на корпус зонда и замыкает погруженный в воду провод. Изменение сопротивления коррелирует с уровнем технологической жидкости. Эти типы контактных зондов, как правило, очень хрупкие, и изменение плотности может иметь незначительное влияние. Обычно они используются для измерения жидкостей и суспензий ⁹ .

Контактный ультразвуковой

Вибрационные или ультразвуковые реле уровня работают по принципу, согласно которому датчик будет вибрировать на своей резонансной частоте, когда он не погружен в обрабатываемый материал.Если частота снижена, материал достиг уровня переключателя. Этот метод работает с жидкостями, суспензиями и гранулами, хотя следует учитывать покрытия или коррозионные материалы. Вибрационные переключатели уровня обычно используются только для измерения предельного уровня, в отличие от непрерывного измерения уровня, и срабатывают по высокому и / или высокому уровню. низкие тревоги. Сами датчики имеют тенденцию быть хрупкими из-за необходимого уровня точности ¹⁰ .

Бесконтактные датчики

Радар

Радар – это технология, которая впервые была широко разработана и развернута во время Второй мировой войны как средство обнаружения самолетов, кораблей и других крупных объектов.С тех пор, как технология была представлена ​​в гражданском секторе, было установлено множество способов использования технологии в мирное время, включая измерение уровня. Радар обычно работает, испуская электромагнитные импульсы в направлении объекта, ожидая, пока этот импульс отразится от объекта и вернется к источнику, и измеряет время его полета. Расстояние между источником импульса и объектом можно рассчитать как произведение половины времени пролета на скорость света. Для использования при измерении уровня радарный приемопередатчик подвешивается к верхней части резервуара и измеряет расстояние до верхней части технологического материала.Затем для расчета уровня можно использовать общую длину корпуса резервуара. В качестве бесконтактного датчика радар имеет явное преимущество, заключающееся в том, что на него не влияет состояние технологического материала, такое как перемешивание, коррозионная активность, липкость, температура, давление и т. Д. Радар может использоваться для измерения жидкостей, суспензий и гранулированных твердых частиц. Однако материалы с высокой проводимостью, как правило, лучше подходят для измерения уровня с помощью радара, поскольку они отражают большую часть излучаемого радиосигнала. По существу, проводящие материалы, отличные от технологического материала внутри резервуара, такие как мешалки, могут создавать помехи для радиолокационного сигнала.

Бесконтактный ультразвуковой

Бесконтактные ультразвуковые датчики уровня используют тот же метод, что и радарные датчики, для измерения уровня. Однако вместо использования радиоволн они используют звуковые волны, и расстояние рассчитывается как произведение половины времени полета и скорости звука. В отличие от скорости света, скорость звука зависит от температуры, поэтому температуру резервуара также необходимо измерить и принять во внимание ¹¹ . Как и радар, они также могут использоваться для измерения жидкостей, шламов и сыпучих материалов.Для этого типа измерений больше подходят технологические материалы, которые создают более сильное звуковое отражение. Конденсат, скопление пыли и наличие дополнительных предметов внутри резервуара могут привести к неточности измерения ¹² .

Тензодатчики

Тензодатчики, датчики, обычно используемые для измерения веса, можно использовать для измерения уровня в резервуаре. Эти датчики прикреплены к опорным стойкам резервуара и измеряют направленную вниз силу, приложенную к ним массой контейнера, расположенного выше.Принимая во внимание вес пустого резервуара и предполагая, что резервуар имеет прямые стороны, любое изменение веса, измеренного датчиком нагрузки, можно соотнести с изменением уровня. Весоизмерительные ячейки могут использоваться для определения уровня жидкостей, суспензий и сыпучих веществ, но требуют, чтобы обрабатываемый материал имел постоянную плотность. Датчики веса обычно не используются для измерения уровня границы раздела фаз.

Ядерная

Датчики уровня ядерного типа используют радиоактивные изотопы, обычно коболт-60 или цезий-137, для излучения гамма-излучения в контейнер для хранения и датчики на противоположной стороне для измерения затухания или изменения частотной модуляции этого излучения. радиация.Изотопы – это атомы, которые имеют одинаковое химическое поведение друг с другом, но разное количество нейтронов. Радиоактивные изотопы – это те изотопные вариации, которые нестабильны при нормальных условиях и распадаются на другие элементы. Когда эти атомы распадаются, они испускают три разных вида излучения (альфа, бета и гамма), которые можно уловить и измерить с помощью специальных датчиков. Гамма-излучение используется для измерения уровня, потому что из всех трех видов оно лучше всего проникает в материалы ¹³ .

Эта технология может использоваться как в одноточечных, так и в непрерывных приложениях. При одноточечных измерениях, таких как сигнализация высокого и низкого уровня, датчик обычно устанавливается параллельно источнику излучения на противоположной стороне резервуара, и любое изменение частотной модуляции выше определенного порога вызывает срабатывание сигнализации. Поскольку радиоактивный элемент испускает излучение со всех сторон, непрерывное измерение уровня предполагает использование датчиков по длине резервуара на противоположной стороне.Используя затухание, обнаруженное через пустой резервуар, в качестве базовой линии, любое изменение, обнаруженное датчиком, приписывается уровню, равному или превышающему этот датчик. Хотя на этот метод мало влияет физическое состояние и свойства материала, он обычно используется только тогда, когда все другие возможности исчерпаны из-за опасностей и затрат, связанных с использованием радиоактивного материала, а также связанной с ним стигмы.

Резюме

Технологии, описанные здесь, лишь малая часть тех, которые доступны в отрасли (не говоря уже об вариациях этих технологий).Из-за почти бесчисленного количества технологических материалов и условий во всех отраслях промышленности, которые требуют измерения уровня для своих процессов, было разработано почти равное количество методов измерения уровня. Однако понимание различий и ограничивающих факторов, связанных с контактными и бесконтактными датчиками, а также фундаментальных принципов работы

некоторых из наиболее распространенных технологий датчиков уровня должно помочь при определении того, какой метод лучше всего подходит для конкретного применения. .Случаи отказа измерения и контроля уровня, такие как события, произошедшие на нефтехранилище в Хартфордшире, могут привести к трагическим и дорогостоящим последствиям, которых можно было бы избежать. Перспектива уровня жизненно важна для поддержания точного управления процессом и обеспечения постоянной безопасности.

---

Саймон Паонесса – технический писатель, Precision Digital Corporation

Ссылки

1. Резервуар Бансфилда «переполнялся», BBC News, 9 мая 2006 г., http: // news.bbc.co.uk/2/hi/uk_news/4752819.stm
2. Как развернулся пожар в Бансфилде, BBC News, 13 июля 2006 г., http://news.bbc.co.uk/2/hi/4525504.stm
3. Lipták, Béla G., et al., Справочник инженеров по КИП, четвертое издание, том первый: Измерение и анализ процессов, CRC Press, 2003, 413
4. Там же, 465
5. Там же
6. Foxboro, Установки пузырьковых труб для жидкости Измерения уровня, плотности и уровня границы раздела фаз, сентябрь 1988 г., http://resource.invensys.com/instrumentation/documentation/eib/mi/mi020328.pdf
7. Magnetrol, Kotron® RF Capacitance, 2009 г., http://www.magnetrol.com/v2/pdf/MII/50-100.pdf
8. Lipták, 430
9. Lipták, 526
10. Ibid., 413
11. Magnetrol, ультразвуковые бесконтактные преобразователи,
12. Lipták, 412
13. Ibid., 515

Выбор устройства для измерения уровня – химическая инженерия

По химической инженерии | 1 марта 2014 г.

Эффективное измерение уровня в химической обрабатывающей промышленности (CPI) помогает поддерживать запасы материалов в экономичных количествах, улучшает качество продукции и максимизирует производительность предприятия за счет предотвращения разливов и сбоев в процессе.Когда они неправильно подобраны для своего применения, устройства измерения уровня могут способствовать снижению качества и непротиворечивости процесса. Ни одна технология измерения уровня не подходит для всех приложений. В этом столбце представлена ​​информация о технологиях измерения уровня и рекомендации по выбору наиболее точного и эффективного устройства для применения.

Технологические подходы

Технологии, используемые в устройствах измерения уровня, можно в общих чертах разделить на несколько направлений.Один из способов – рассматривать их как устройства точечного уровня, а не как устройства непрерывного мониторинга, а другой – классифицировать их как контактные или бесконтактные устройства.

Точечный против непрерывного. Обнаружение предельного уровня в основном выполняется с помощью реле уровня жидкости. Эти переключатели или уровнемеры предназначены для контроля максимального или минимального уровня жидкости, допустимого в емкости. Обнаружение предельного уровня обходится недорого, поскольку в нем используются механические переключатели или простые датчики.Непрерывное определение уровня используется, когда необходимо всегда знать конкретный уровень. Эта информация может быть важной при перемещении жидкостей, смешивании или определении уровней продукта.

Контакт против бесконтактного. При контакте датчика уровня с измеряемым материалом возникают потенциальные проблемы, связанные с коррозией, уровнем pH и другими факторами окружающей среды. Вспенивание, пыль, давление в резервуаре или пар могут ограничить использование бесконтактных устройств.Для некоторых приложений могут использоваться оба типа.

Ключевые вопросы

При выборе устройства для измерения уровня следует учитывать следующие вопросы, связанные с применением:

• Какие типы материалов будут подвергаться воздействию сенсора?

• Измеряются ли твердые вещества или жидкости?

• Будет ли датчик уровня размещаться на внутренней или внешней поверхности резервуара или емкости?

• Какие температуры и давления будет испытывать датчик?

• Какую плотность измеряемого материала?

• Требуется ли для работы несколько датчиков?

• Должен ли датчик соответствовать каким-либо конкретным конструктивным нормам?

• Какая температура кипения или вспышки при измерении уровня жидкости?

• Какой уровень точности желателен или требуется для измерения?

• Присутствует ли пар в резервуаре или сосуде, где проводится измерение?

• Какого размера резервуар или технологическая емкость?

• Является ли измеряемый материал коррозионным или очень вязким?

• Содержит ли измеряемый материал взвешенные твердые частицы?

• Изменяется ли состояние материала при изменении температуры или давления?

• Присутствуют ли какие-либо химически активные или опасные вещества в измеряемом материале?

• Сигналы о каком уровне должны передаваться от датчика?

• Какое программное и аппаратное обеспечение требуется для интеграции датчика измерения уровня в работу?

Таблица 1.Уровнемеры: достоинства и недостатки
Технологии	Преимущества	Ограничения
Механические поплавки – это поплавки низкой плотности, установленные на горизонтальном рычаге, соединенном с переключателем	Недорого Простота установки Хорошо работает с жидкостями различной плотности	Поплавок откалиброван для жидкости, которую он измеряет, поэтому его необходимо откалибровать при изменении плотности Только для точечных измерений
Устройства перепада давления связывают уровень жидкости с величиной разницы давления между дном резервуара и паровым пространством вверху	Может непрерывно контролировать Простая установка для жидкостей	Требуется постоянная плотность Жидкость должна быть герметично закрыта в резервуарах под давлением Калибровка может быть затруднена
Электромеханические устройства имеют лопасть с приводом от двигателя или вибрирующую вилку, которая погружается в сосуд и перестает вращаться или вибрировать, когда покрыта материалом	Экономичный Низкие требования к техническому обслуживанию Подходит для твердых частиц, стружки и гранул Независимо от диэлектрических свойств материала	Не может обеспечить непрерывное измерение
Датчики емкости обнаруживают разницу в емкости, когда в резервуаре или сосуде присутствует воздух или материал	Обеспечивает высокоточные и воспроизводимые результаты Простота установки (требуется только одно отверстие) Отсутствие изнашиваемых движущихся частей	Важна химическая совместимость устройства и материала Изменения химического состава и температуры могут повлиять на диэлектрические свойства и повлиять на результаты Калибровка может занять много времени
Ультразвуковые устройства используют пьезоэлектрический кристалл для создания звуковых волн, направленных на материал.Звуковые волны отражаются обратно к принимающему устройству. Расстояние можно рассчитать по эхо-сигналу и определить уровень	Может обеспечивать непрерывный контроль уровня Небольшие проблемы совместимости, поскольку не происходит контакта с материалом Низкие требования к техническому обслуживанию Не зависит от изменения диэлектрических свойств	Плотный пар, пыль или пена могут повлиять на измерения. Не использовать при высоких (> 300 ° F) температурах и высоких (> 8 бар) давлениях
Радарные устройства излучают электромагнитные волны в направлении материала.Волны отражаются от материала и возвращаются к источнику. Время прохождения связано с уровнем материала	Может обеспечивать непрерывный контроль уровня Не зависит от факторов окружающей среды, включая давление, температуру, пар, пар и пыль Бесконтактный (без отложений материала) Относительно простая установка на верхней части резервуара	Не может использоваться на открытом воздухе из-за нормативных требований

Таблица 2. Обзор технологий измерения уровня и подходящих приложений
Технологии	Приложение
Ультразвуковой	Емкости для хранения химикатов
	Сточные воды
	Пластиковые гранулы
Радар	Емкости для хранения химикатов
	Хранилище серы
	Технологические сосуды с мешалкой
	Реактор / технологические сосуды
Волноводный радар	Хранилище жидкости
	Пластиковые гранулы
	Жижи
	Замена буйка
Емкость	Стирол и прочие ароматические соединения
	Кислоты, каустики
	Клеи
	Гранулы ПВХ
	Интерфейс в сельскохозяйственном химическом производстве
Электромеханический	Гранулы пластиковые
	Черный углерод
	Удобрение
	Бусинки и стружка пенополистирола

Таблица 1 включает несколько технологий, используемых в устройствах измерения уровня, а таблица 2 описывает некоторые из конкретных приложений CPI, для которых используются эти технологии.

Список литературы

1. Шмидт, К., Технологии измерения уровня для ИПЦ. Chem. Англ. , июль 2008 г., стр. 34–37.

2. Шаффер К., Приборы для измерения размеров сосудов и уровня, Chem. Eng ., Февраль 2012 г., стр. 30–34.

3. Айкен, Л., Варианты измерения уровня жидкости для ИПЦ, Chem. Eng ., Июль 2008 г., стр. 38–42.

Примечание редактора: Части колонки «Факты на кончиках пальцев» в этом месяце были предоставлены Брайаном Салливаном, менеджером по продажам Valin Corp.(Сан-Хосе, Калифорния; www.valin.com). Остальное содержание было адаптировано из статей, указанных в ссылках.

5 различных способов измерения уровня жидкости

Измерение уровня заполнения включает определение уровня заполнения средой в промышленных контейнерах, таких как технологические резервуары и резервуары для хранения, силосы или открытые каналы. Это достигается путем преобразования измеренных значений в электронные сигналы.Выдаваемый сигнал интегрируется в цепь управления соответствующей системы управления технологическим процессом. В этом контексте различают непрерывные методы измерения и датчики предельных значений. Следующий раздел посвящен более подробному объяснению различных типов и выделению преимуществ этих принципов.

Типы измерения уровня наполнения

Непрерывные методы измерения

Ультразвуковое измерение уровня

Рабочий режим ультразвукового принципа

Измерительный преобразователь излучает ультразвуковую волну на поверхности, которая затем отражает сигнал.Используя время задержки сигнала, устройство может рассчитать расстояние от нижнего края датчика до поверхности. Влияние скорости звука, которое само зависит от окружающей атмосферы, автоматически компенсируется передатчиком на основе ввода определенных значений и измерения температуры окружающей среды.

Если расстояние между нижним краем датчика и дном емкости известно, устройство может отображать уровень заполнения. Если геометрия контейнера известна, то можно также определить объем.С помощью различных фильтров мешающего эха систему можно также использовать внутри контейнеров, даже если встроенные светильники генерируют мешающие эхо.
Ультразвуковые датчики проводят измерения в:

• жидкостях
• пастообразных средах
• порошках
• сыпучих материалах

областях применения ультразвуковых датчиков

лежащий в основе принцип измерения, используемый в ультразвуковых измерителях уровня заполнения, делает их пригодными для различных Приложения.Это делает их особенно полезными в открытых бассейнах и в системах очистки сточных вод, а также в бункерах или резервуарах химических и молочных заводов.

Здесь действительно проявляются преимущества бесконтактного измерения. Это связано с тем, что уровень загрязнения воды или заиления в бассейне не влияет на результат измерения. Более того, отсутствие прямого контакта со средой также позволяет применять устройства со строгими гигиеническими требованиями.

Преимущества

• Измерение выполняется независимо от свойств среды
• Благодаря бесконтактному измерению подходит для абразивных и агрессивных сред

Измерение уровня заполнения по принципу радара

Рабочий режим радиолокационного измерения

Радиолокационный измерительный прибор состоит из корпуса, содержащего электронику, технологического соединения с антенной и датчиком.Радиолокационный датчик передает от антенны короткие радиолокационные импульсы длительностью примерно 1 нс. Эти импульсы отражаются наполняющим материалом и принимаются антенной в виде эхо-сигналов. Радарные волны распространяются со скоростью света.

Время задержки импульсов радара от передачи до приема пропорционально расстоянию и, следовательно, уровню заполнения. Определенный таким образом уровень заполнения преобразуется в соответствующий выходной сигнал и выдается как измеренное значение.
Радарные датчики могут выполнять измерения в:

• Жидкости
• Пастообразных средах
• Порошках
• Сыпучих материалов

Области применения радарных датчиков

Датчики уровня заполнения часто используются для агрессивных сред, а также динамические условия процесса, такие как высокие температуры или колебания давления. Как и при ультразвуковом измерении, измерения в этом случае выполняются бесконтактно. Поскольку прямой контакт со средой не требуется, принцип измерения идеален для гигиенических применений.

Процессы производства йогуртовых продуктов проходят под контролем в высокостерильной среде. Это предъявляет особые требования к чистоте всех частей, контактирующих со средой. Следовательно, используемые процессы очистки являются экстремальными, поскольку любое загрязнение внешними бактериями приводит к потере всей партии. Принцип бесконтактного радара невосприимчив к изменению плотности йогурта и не подвержен истиранию фруктов.

Кроме того, бесконтактное измерение не чувствительно к влиянию давления и вакуума и подходит для измерения уровня наполнения в резервуарах для хранения.Чтобы разложить боксит в этом приложении, в смеситель добавляют разбавленный раствор едкого натра и смешивают с бокситом. Важно поддерживать уровень заполнения в определенном диапазоне, чтобы оптимизировать производительность процесса. Радарный измерительный прибор определяет текущий уровень заполнения и передает его в систему управления. Даже циркуляционные мешалки не мешают измерению. Преобладающая паровая атмосфера также не имеет значения.

Преимущества

• Высокоточные измеренные значения
• Идеально подходят для динамических условий процесса

Управляемый радар

Рабочий режим принципа управляемого радара

Высокочастотные радиолокационные сигналы направляются по стержню или стальному тросу.Как только достигается поверхность среды, эти волны отражаются и принимаются датчиком. На основании времени задержки волн определяется уровень заполнения и выдается как измеренное значение.

Обнаружение предельного уровня

Поплавковый выключатель

Рабочий режим поплавкового выключателя

Поплавок – это тип датчика, низкая плотность которого позволяет ему плавать на поверхности жидкости. Внутри поплавка находится магнит, а также один или несколько язычковых контактов. Когда достигается определенный уровень заполнения, плавучесть заставляет магнит активировать герконы.В процессе измерения проводятся независимо от таких факторов, как давление, температура, проводимость и образование пузырьков в среде. В результате этот принцип может использоваться для различных применений, таких как вспенивающие среды или динамические поверхности, а также в широком диапазоне температур.
Поплавковые датчики могут выполнять измерения в:

Камертоне

Рабочий режим принципа камертона

Камертон установлен в резервуаре. На этот камертон подается пьезоэлектрическое питание, и он колеблется на своей механической резонансной частоте примерно 1200 Гц.Частота колебаний изменяется при контакте со средой. Изменение частоты обнаруживается встроенным генератором и преобразуется в команду переключения.

Вы ищете устройства измерения уровня наполнения для вашей уникальной ситуации? Найдите подходящие продукты для измерения уровня жидкости прямо сейчас!

типов измерения уровня | Типы датчиков уровня

Два метода измерения уровня;

1. Прямой или механический метод и
2. Косвенные или логические методы.

1. Механический или прямой метод

Прямое измерение уровня просто, почти прямолинейно и экономично; он использует прямое измерение расстояния (обычно высоты) от базовой линии и используется в основном для местной индикации. Его нелегко адаптировать к методам передачи сигналов для дистанционной индикации или управления.

а. Погружные щупы и проводники

Гибкие тросы с концевыми грузами, называемые цепями или свинцовыми тросами, веками использовались мореплавателями для измерения глубины воды под своими кораблями.Стальная лента с пухлым грузом, похожим на боб, и удобно хранящаяся на катушке, до сих пор широко используется для измерения уровня в бункерах мазута и резервуарах для хранения нефти. (см. рисунки ниже)

Несмотря на то, что этот метод кажется грубым, он дает точность около 0,1% на дальностях до 20 футов.

Хотя метод измерения уровня с помощью щупа и выводной линии не имеет себе равных по точности, надежности и надежности, у этого метода есть недостатки.

Во-первых, это требует выполнения действия, которое заставляет оператора прервать свои обязанности для выполнения этого измерения.Не может быть непрерывного представления измерения процесса.

Еще одним ограничением этого принципа измерения является невозможность успешного и удобного измерения значений уровня в сосудах под давлением. Эти недостатки ограничивают эффективность этих средств визуального измерения уровня.

г. Смотровое стекло

Другой простой метод называется смотровым окошком (или стеклом уровня). Это довольно просто в использовании; уровень в стакане стремится к тому же положению, что и уровень в резервуарах.Он обеспечивает непрерывную визуальную индикацию уровня жидкости в технологической емкости или небольшом резервуаре и более удобен, чем щуп для измерения уровня, стержень для измерения уровня и ручные измерительные ленты.

Смотровое стекло A больше подходит для измерения открытого резервуара. Металлический шарик, используемый в трубке для предотвращения вытекания жидкости из манометра. Трубчатое стекло такого типа доступно длиной до 70 дюймов и для давления до 600 фунтов на квадратный дюйм. Сейчас он используется редко.

Смотровое стекло B закрытого резервуара, иногда называемое «отражающим стеклом», используется во многих процессах под давлением и атмосферным давлением.Наибольшее применение находят в емкостях под давлением, таких как барабаны котлов, испарители, конденсаторы, кубы, резервуары, дистилляционные колонны и другие подобные приложения. Длина рефлекторных стеклянных манометров колеблется от нескольких дюймов до восьми футов, но, как и манометры трубчатого типа, их можно измерять вместе, чтобы обеспечить практически любую длину измерения уровня.

Простота и надежность измерения уровня манометрического типа обуславливает возможность использования таких устройств для локальной индикации. Когда датчики уровня выходят из строя или должны быть выведены из строя для обслуживания, или во время отключения электроэнергии, этот метод позволяет измерять и контролировать процесс вручную.

Однако стеклянные элементы могут загрязняться и ломаться, что создает угрозу безопасности, особенно при работе с горячими, едкими или легковоспламеняющимися жидкостями.

г. Цепной или поплавковый манометр

Рассмотренные ранее визуальные средства измерения уровня по простоте и надежности могут сравниться с приборами поплавкового типа. Доступны многие формы инструментов поплавкового типа, но в каждой из них используется принцип плавучего элемента, который плавает на поверхности жидкости и меняет положение при изменении уровня жидкости.

Для определения уровня из поплавкового положения использовалось множество методов, наиболее распространенными из которых являются поплавок и расположение троса. Принцип действия поплавка и троса показан на следующей диаграмме;

Поплавок соединен со шкивом цепью или гибким тросом, а вращающийся элемент шкива, в свою очередь, соединен с показывающим устройством с измерительной шкалой. Как видно, при движении поплавка вверх противовес удерживает трос натянутым, а индикатор перемещается по круговой шкале.

Б. Выводные или косвенные методы

Косвенные или предполагаемые методы измерения уровня зависят от материала, имеющего физические свойства, которые можно измерить и связать с уровнем. Для этой цели были использованы многие физические и электрические свойства, которые хорошо подходят для создания пропорциональных выходных сигналов для дистанционной передачи. В этом методе измерения используются даже самые современные технологии.

В эти методы входят:

A. Плавучесть: –

сила, создаваемая погруженным телом, равная весу вытесняемой им жидкости.

B. Гидростатический напор: –

сила или вес, создаваемый высотой жидкости.

C. Гидролокатор или ультразвуковой: –

измеряемых материалов отражают или оказывают заметное влияние на высокочастотные звуковые сигналы, генерируемые в соответствующих местах рядом с измеряемым материалом.

D. Микроволновая печь: –

похож на ультразвуковой, но использует микроволновую печь вместо ультразвукового луча.

E. Проводимость: –

в желаемых точках определения уровня измеряемый материал проводит (или перестает проводить) электричество между двумя фиксированными точками зонда или между зондом и стенкой сосуда.

F. Емкость: –

измеряемый материал служит переменным диэлектриком между двумя обкладками фиксированного конденсатора. На самом деле, есть два вещества, которые образуют диэлектрик – материал, измерение которого требуется, и паровое пространство над ним.

Общее значение диэлектрической проницаемости изменяется по мере того, как количество одного материала увеличивается, а другого уменьшается.

г. Излучение: –

измеряемый материал поглощает излучаемую энергию. Как и в емкостном методе, паровое пространство над измеряемым материалом также имеет характеристики поглощения, но разница в поглощении между ними достаточно велика, чтобы измерение можно было довольно точно связать с измеряемым материалом.

H. Вес:: –

сила, обусловленная весом, может быть очень тесно связана с уровнем, когда ее плотность постоянна. Однако компоненты с переменной концентрацией или колебаниями температуры представляют трудности.