? 16. подсчет горизонтального проложения линии,измеренной лентами или рулетками.

 Определение горизонтальных проложений линий измеренных дальномером

При выводе формулы  D = K ∙ n  предполагалось, что визирная ось горизонтальна, а дальномерная рейка установлена перпендикулярно ей. В этом случае мы получим горизонтальное проложение линии S = D = K ∙ n.

Однако на практике в большинстве случаев визирная ось имеет некоторый угол наклона v (рис. 57), и вследствие этого вертикально расположенная рейка не будет перпендикулярна визирной оси.

Если рейку наклонить на угол v так, чтобы она была установлена перпендикулярно визирной оси, то наклонное расстояние будет равно

Рис. 57. Схема определения горизонтального проложения линии нитяным дальномером.

 D= K ∙ n' ,

где n'= a' b' ∙ cos ν = n ∙ cos ν.  

Тогда

 D= K  ∙ n ∙ cos ν 

Отсюда получаем следующую формулу для расчета горизонтального проложения линии при её измерении нитяным дальномером

S = D ∙ cos v = K  ∙ n ∙ cos² ν 

Точность измерения расстояний нитяным дальномером невысокая и характеризуется относительной ошибкой 1/300. На точность определения расстояний нитяным дальномером влияют следующие факторы:

1) толщина дальномерных нитей;

2) рефракция воздуха;

3) промежуток времени между взятием отсчетов по верхней и нижней нитям.

17. Нитяной дальномер

НИТЯНО́Й ДАЛЬНОМЕ́Р, разновидность оптического дальномера; зрительная труба, в поле зрения которой нанесена метка, напр. в виде 2 параллельных нитей. База нитяного дальномера — переносная рейка с делениями. Нитяной дальномер наводят на рейку (визируют); расстояние до базы пропорционально числу делений, видимых между нитями.

Нитяной дальномер: измерение расстояний при горизонтальном и наклонном положении зрительной трубы

Принцип измерения расстояний дальномерами основан на решении прямоугольного треугольника, в котором по малому параллактическому углу и противолежащему катету Наибольшее распространение в геодезической прак­тике нашел нитяный дальномер. Это дальномер с постоян­ным параллактическим углом и переменным базисом. Он состоит из двух горизонтальных нитей, параллельных средней нити сетки трубы прибора. В комплект дально­мера входит вертикальная рейка с сантиметровыми деле­ниями.

Для измерения расстояний на одном конце отрезка устанавливают прибор, а на другом — рейку (рис. 36, а). Пусть визирная ось трубы горизонтальна. Лучи от дальномерных нитей, изображенных на рисунке точками а и b,пройдя через объектив и передний фокус F, пересе­кут рейку в точках A и В. Из подобия треугольников AFB и a’Fb’ : D'/n = f/p, откуда

D’=(f/p)n где f — фокусное расстояние объектива; р — расстояние между дальномерными нитями.

Отношение f/p = К для данного прибора постоянно и называетсякоэффициентом дальномера. На рис. 36, а видно, что

D = D' + f+   где б — расстояние от объектива до оси вращения трубы.

Величину с = f + б называют постоянным слагаемым дальномера, а определямое расстояние вычисляют по формуле D = Кп + с. (50)

В современных приборах постоянное слагаемое мало и его часто не учитывают при измерениях.

В приборах с фокусным расстоянием объектива / = = 200 мм обычно расстояние между далъномерными ни­тями делают равным р = 2 мм. В этом случае К = f/p = 100, что существенно упрощает вычисления. При сан­тиметровых делениях рейки дальномерный отсчет по ней в делениях выразит расстояние в метрах.

Формула (50) получена для случая, когда рейка рас­положена перпендикулярно к визирной оси трубы. При измерениях на местности это условие нарушается, так как рейку устанавливают вертикально и при наклонном по­ложении визирной оси (рис. 36, б). Если рейка наклонена по отношению к визирной оси на угол v, то вместо пра­вильного отсчета M'N' = п' возьмут отсчет MN = n. Эти величины связаны соотношением п’ = п cos v. Подставляя значение п! в формулу (50), получим D = Кп' + е= Кп cos v + с.

Но d = D cos v, тогда d = Кп cos² v + с cos v.

Величины с и v малы, поэтому с cos v  с cos² v, тогда d   (Кп + с) cos² v. (51)

Для вычислений горизонтальных проложений более удобно воспользоваться поправками

D_V = d - D  D (1 — cos² v)  D sin² v.

18. Светодальномер

Светодальномер — геодезический прибор, позволяющий с высокой точностью (до нескольких миллиметров) измерять расстояния в десятки (иногда в сотни) километров.

Так, например, светодальномером измерено расстояние от Земли до Луны с точностью до нескольких сантиметров (см. Применение лазеров).

Конструкция

Светодальномеры состоят из:

• источника света или излучателя, обычно лазера,

• отражателя (размещается на другом конце измеряемой линии),

• приемника/анализатора.

Повышение мощности излучателя привело к возможности получения устойчивого отраженного сигнала от диффузной поверхности, что дает возможность измерять расстояние без использования отражателя. В свою очередь это приводит к экономии временных затрат.

Принцип работы

Расстояния измеряют по разности фаз излучаемого и принятого луча, модулируя свет разными частотами (фазовые светодальномеры) или по времени прохождения лучом измеряемого расстояния (импульсные светодальномеры).

Светодальномеры делятся на импульсные и фазовые в зависимости от методов определения времени прохождения излучением расстояния от объекта и обратно. В импульсном дальномере источником излучения чаще всего является лазер, излучение которого формируется в виде коротких импульсов. Для измерения медленно меняющихся расстоянии используют одиночные импульсы, при быстро изменяющихся расстояниях применяется импульсный режим излучения. Твердотельные лазеры допускают частоту следования импульсов излучения до 50-100 Гц, полупроводниковые – до 104-105 Гц. Формирование коротких импульсов излучения в твердотельных лазерах осуществляется механическими, электрооптическими или другими затворами или их комбинациями. Инжекционные лазеры управляются током инжекции. В фазовых дальномерах в качестве источников света применяются накальные или газосветные лампы, светодиоды и почти все виды лазеров. Светодальномеры со светодиодами обеспечивают дальность действия до 2—5 км, с газовыми лазерами при работе с оптическими отражателями на объекте — до 100 км, а при диффузном отражении от объектов — до 0,8 км; аналогично, светодальномеры с полупроводниковыми лазерами обеспечивает дальность действия 15 и 0,3 км. В фазовых излучение модулируется интерференционными и злектрооптическими модуляторами. В СВЧ фазовых светодальномерах преимущественно применяются электрооптические модуляторы на резонаторных и волноводных СВЧ структурах. В импульсных светодальномерах обычно в качестве фотоприемного устройства применяются фотодиоды, в фазовых фотоприем осуществляется на фотоэлектронные умножители. Чувствительность фотоприемного тракта может быть увеличена на несколько порядков применением оптического гетеродинирования. Дальность действия такого светодальномера ограничивается длиной когерентности передающего лазера, при этом возможна регистрация перемещений и колебаний объектов до 0,2 км. Измерение временных интервалов чаще всего осуществляется счетно-импульсным методом.