Какие существуют косвенные методы измерения расстояний?

Нередко при проложении теодолитных ходов строны пересекают препятствия (реки, болота, и т.д.), через которые невозможно измерить линии лентой или рулеткой. Другие приборы (светодальномеры, радиодальномеры), которые по точности могли бы заменить рулетку отсутствуют.

Рис.6.4. Схемы определения неприступного расстояния между точками А и В

На рис. 6.4 а) приведен случай, наиболее часто встречающийся на практике при определении высоты сооружения, когда расстояние до него недоступно для непосредственного измерения. В этом случае длину линии АВ вычисляют по измеренному базису АС = b и двум углам α и β по теореме синусов

dAB = b Sinα / Sin(α + β). (6.14) Для контроля аналогичные измерения и вычисления выполняют в другом, примыкающем к первому, треугольнике. Если имеется возможность измерить третий угол треугольника γ, то такое измерение повышает точность вычисления стороны АВ. Угол γ не должен быть менее 30º и не более 120º. Расхождение между двумя результатами вычисления длины стороны не должно превышать в относительной мере требований к точности сторон в теодолитном ходе.

На рис.6.4 б) приведен случай, когда в створе измеряемой линии АВ расположено здание или какое-либо другое препятствие. В этом случае расстояние можно вычислить через измеренные длины линий треугольника (b1 = АС и b2 = ВС), а также угол β по формуле косинусов

d2AB = b21 + b22 - 2b1 b2 Cos β. (6.15)

Для контроля расстояние АВ вычисляют из решения другого треугольника. Расхождение не должно превышать допусков, установленных для измерения линий в данном построении.

что К = 100, она также вносит существенную погрешность в окончательный результат.

Другими источниками погрешностей являются:

+ погрешность снятия отсчета по рейке;

+ погрешность наклона рейки;

+ погрешность центрирования прибора;

+ погрешность рефракции верхнего и нижнего визирных лучей, вызванная прохождением их в различных рефракционных условиях.

Наиболее существенное влияние на результат измерения оказывает погрешность снятия отсчета. Экспериментально установлено, что средняя квадратическая погрешность отсчета составляет 2,5 мм, а учитывая коэффициент нитяного дальномера в результате погрешность составит 250 мм.

С учетом влияния других факторов относительная погрешность измерения расстояний нитяным дальномером в среднем составляет 1:300. Так как точность не высока, то применять нитяной дальномер в строительно-монтажных работах не рекомендуется.

76. Расскажите о принципе измерения линий с помощью электромагнитных колебаний?

В настоящее время основными приборами для измерения длин линий являются светодальномеры и радиодальномеры. Принцип измерения длин линий этими приборами заключается в определении времени распространения электромагнитных волн вдоль трассы измеряемой линии. Для этого на одном конце измеряемой линии устанавливают приемно-передающее устройство, а на другом конце – отражатель. Электромагнитные колебания, формируемые генератором, направляются на отражатель, который в свою очередь направляет их в приемник. Если обозначить скорость распространения электромагнитных колебаний через υ, а время их прохождения от передатчика к приемнику через η, то длина линии D равна

D = υ η/2.    (6.16)

В зависимости от несущей частоты, приборы подразделяются на светодальномеры и радиодальномеры.

Время η прохождения световых волн от передатчика до отражателя и

обратно может быть измерено или непосредственно или косвенным способом. В зависимости от этого различают импульсные и фазовые дальномеры. Но в любом случае одна часть одного и того же сигнала (опорный сигнал) от передатчика направляется сразу в приемник, а вторая часть (дистанционный)

сюда же направляется после прохождения измеряемой линии в прямом и обратном направлениях. В приемнике опорный и дистанционный сигналы сравниваются по параметру, выбор которого определяет метод измерения расстояния.

Временной, связанный с импульсным излучением и измерением времени прохождения импульсом измеряемой линии прямо и обратно.

Фазовый, в котором используют непрерывное излучение с модуляцией гармоническим сигналом. Измеряют разности фаз излучаемых и принимаемых колебаний

Частотный, в котором применяют непрерывное или импульсное частотно-модулированное излучение. Измеряют в этом случае разности мгновенных частот, излучаемых и принимаемых колебаний.

77 Расскажите подробнее о фазовых светодальномерах?

Принцип работы фазовых светодальномеров основан на определении времени η распространения электромагнитных колебаний косвенным путем, то есть измерением разности фаз незатухающих колебаний на нескольких диапазонах частот. Пусть генератор излучает колебания

θ = 2πƒ + θ○. (6.17)

где θ○ и θ – фазы гармонического колебания в начальный момент времени t.

На фазометр в момент времени t поступают колебания опорного

сигнала в фазе

θоп = 2πƒ t + θ○,   (6.18)

и колебания, возвратившиеся от отражателя в фазе

θотр = 2πƒ( t-η) + θ○. (6.19)

Рис. 6.5. Схема измерения линии светодальномером

1 – генератор; 2 – приемник; 3 – фазометр; 4 – линия опорного сигнала; 5 – отражатель

Разность фаз опорного и дистанционного сигналов равна

Δθ = 2πƒη.   (6.20)

Откуда η = Δθ / 2πƒ.    (6.21)

Подставив в формулу (6.16) значение η, получим

D = (λ/2) (N + Δ). (6.22)

Таким образом, для вычисления длины линии по формуле (6.22) необходимо измерить разность фаз и определить целое число периодов длин полуволн, укладывающихся в измеряемом расстоянии.

В современных светодальномерах  управление,   вычисление    и

контроль измерения выполняются микропроцессором по заданной программе. Измерение линий таким прибором состоит в установке над концами измеряемого отрезка светодальномера и отражателя, наведении светодальномера на отражатель и нажатия кнопки «пуск».

78. Какие погрешности оказывают влияние на точность измерения расстояний светодальномером?

Как и при других измерениях, на точность измеренных расстояний

оказывают влияние инструментальные погрешности; погрешности, связанные с внешними условиями; личные погрешности и погрешности технологии измерений.

К инструментальным погрешностям относятся:

 нестабильность масштабной частоты генератора;

 точность фазоизмерительного блока;

 мощность светового потока.

Для ослабления инструментальных погрешностей необходимо регулярно проводить компарирование прибора на полевом компараторе и вводить

поправки в измеренные расстояния.

Внешние условия являются наиболее существенным фактором формирования систематических и случайных погрешностей. На точность измерений оказывают влияние температура, давление и влажность атмосферы. Для ослабления этих источников необходимо параллельно с измерением линии измерять параметры атмосферы и вводить поправки в измеренные длины линий. Большое влияние на точность измерений оказывает прозрачность атмосферы.

Личные погрешности и погрешности технологии измерений проявляются в точности центрирования прибора и отражателя; в точности

наведения прибора на отражатель; в точности снятия отсчетов по шкалам измерительных приборов параметров атмосферы. Современные светодальномеры имеют встроенные оптические отвесы, которые необходимо своевременно проверять и, при необходимости, проводить

юстировку.

79. Расскажите подробнее об устройстве топографического светодальномера?

Топографический светодальномер «Блеск» (рис.6.6 и  6.7),

выпускаемый Уральским оптико механическим заводом, предназначен для измерения расстояний в полигонометрии и трилатерации 4 класса и

полигонометрии 1 и 2-го разрядов, а также для плановой привязки аэрофотоснимков; для создания планового съемочного обоснования при крупномасштабной съемке; для геодезической подготовки строительства; для линейных измерений при изысканиях и т. д.

Особенностью данного светодальномера является возможность его установки на    теодолиты серии    2Т для одновременного измерения горизонтальных углов и длин линий. Средняя квадратическая погрешность измерения длины линии одним приемом характеризуется величиной

m = (10+5 10-6D) мм.

В светодальномере     использован   импульсный   метод   измерения расстояний     по схеме,    характерной  для фазового светодальномера    с

цифровым фазометром. Источник света излучает импульсы длительностью 15 мс. Источником излучения является полупроводниковый лазерный диод.

В комплект светодальномера входят: приемопередатчик (рис.6.6 и 6.7); два отражателя по семь призм; один отражатель с одной призмой (рис. 6.8); три подставки; два блока питания; блок контрольного отсчета; два оптических центрира (рис.6.9); зарядное и разрядное устройство; три

штатива, термометр, барометр, соединительные кабели и запасные части. Масса приемопередатчика с основанием составляет 5 кг.

Рис. 6.6. Приемопередатчик (вид со стороны объектива)

1–корпус; 2–зрительная труба; 3–ручка; 4–винт; 5–разъем; 6,13–стойки; 7–винт;

8–подставка; 9–закрепительный винт; 10–подъемный винт; 11–основание;

12 – разъем для подключения регистрирующего устройства.

Рис.6.7.Приемопередатчик (вид со стороны окуляра)

1–стрелочный прибор; 2–лицевая панель;3–цифровое табло; 4–переключатель ВЫКЛ- НАВЕД-СЧЕТ; 5,10–головка винтов наводящих устройств; 6,9–рукоятки закрепительных устройств; 7–переключатель ТОЧНО-КОНТР-ГРУБО; 8–ручка СИГНАЛ; 11–окуляр оптического центрира;12–цилиндрический уровень;

13–юстировочные гайки уровня;14–микротелефон; 15–крышка; 16–ручка установки контрольного отсчета

Рис. 6.8. Отражатель   Рис. 6.9. Оптический центрир

1-оправа призмы; 1-юстировочный винт круглого уровня;

2-накладка; 2-круглый уровень; 3-оправа окуляра;

3-стойка;    4-оправа сетки; 5-юстировочная гайка;

5-винт 6-цилиндрический уровень

Для измерения длин линий светодальномером необходимо:

 центрировать приемопередатчик и отражатель над закрепленными концами отрезка с помощью оптического центрира;

 нивелировать подставки приемопередатчика и  отражателя    с помощью цилиндрического уровня;

 ориентировать приемопередатчик на отражатель с помощью зрительной трубы, а отражатель на приемопередатчик;

 проверить напряжение источника питания и выполнить установку контрольного отсчета;

 выполнить окончательное наведение приемопередатчика на отражатель по максимуму отраженного сигнала;

 выполнить измерение длины линии не менее чем тремя приемами. Перед каждым приемом необходимо повторить наведение по максимуму отраженного сигнала;

 измерить метеоданные. Погрешность измерения температуры не должна превышать 1ºС, а давления – 1 мм. рт. ст.

 измерить высоту приемопередатчика и отражателя с точностью до мм.

Все    измерения записывают    в   журнал измерения длин линий светодальномером.