Дальномерами называются геодезические приборы, с помощью которых расстояние между двумя точками измеряют косвенным способом. Дальномеры подразделяют на оптические и электронные. Оптические дальномеры делятся на дальномеры с постоянным параллактическим углом и дальномеры с постоянным базисом. Электронные дальномеры - на электронно-оптические (светодальномеры) и радиоэлектронные (радиодальномеры).
Простейший оптический дальномер с постоянным углом - нитяной (рис. 6.8, а) имеется в зрительных трубах всех геодезических приборов. В поле зрения трубы (рис. 6.8, б) прибора видны три горизонтальные нити. Две из них, расположенные симметрично относительно средней нити, называются дальномерными. Нитяной дальномер применяют в комплекте с нивелирной рейкой, разделенной на сантиметровые деления. В приведенном примере между крайними нитями располагаются 21,5 сантиметровых делений рейки. Расстояние между измеряемыми точками на местности 21,5 × 100 = 21,5 м (100 - коэффициент дальномера).
На расстоянии до 200 м по нитяному дальномеру "на глаз" можно
Рис. 6.8. Оптический дальномер (
а), поле зрения трубы (
б) и схема измерения (
в)
57
Рис. 6.9. Схема выполнения дальномерных измерений при постоянном базисе
отсчитать до 0,5 сантиметрового деления, что соответствует погрешности при определении расстояния 50 см; на расстоянии до 100 м - до 0,2 сантиметрового деления или погрешности 20 см.
Нитяным дальномером можно измерить линии длиной до 300 м с погрешностью до 1:300 от длины.
Дальномерные измерения с постоянным базисом рассмотрим на конкретном примере расстояния от точки А до точки В (рис. 6.9).
В точку А устанавливают теодолит. В точке В располагают отрезок (базис), длина которого l точно известна. Тогда, измерив угол α, можно по известной из тригонометрии формуле L = l tg α вычислить расстояние между точками А и В.
В основе электронных средств измерений лежит известное из физики соотношение S = νt/2 между измеряемыми расстоянием S, скоростью распространения электромагнитных колебаний ν и временем t распространения электромагнитных колебаний вдоль измеряемой линии и обратно.
Из-за особенностей излучения, приема и распространения радиоволн радиодальномеры применяют главным образом при измерении сравнительно больших расстояний и в навигации. Светодальномеры же, использующие электромагнитные колебания светового
Рис. 6.10. Светодальномер (
а) и ход лучей (
б)
58
диапазона, широко применяют в практике инженерно-геодезических измерений.
Для измерения расстояния АВ (рис. 6.10) в точке А устанавливают светодальномер, а в точке В - отражатель. Световой поток посылается из передатчика на отражатель, который отражает его обратно на тот же прибор. Если измерить время прохождения световых волн от светодальномера до отражателя и обратно, при известной скорости распространения световых волн можно вычислить искомую длину линии. Время распространения световых волн может быть определено как прямым, так и косвенным методом.
Прямое определение промежутка времени осуществляется в дальномерах, называемых импульсными. В них измерение времени производится по запаздыванию принимаемого после отражения светового импульса по отношению к моменту его излучения.
Косвенное определение времени прохождения световых волн основано на измерении разности фаз двух электромагнитных колебаний. Такие светодальномеры называют фазовыми. С внедрением полупроводниковых лазерных источников излучения и цифровых методов измерения разности фаз появились импульсно-фазовые светодальномеры, в основе которых лежит фазовый метод измерения временного интервала при импульсном методе излучения.
Примером современного импульсно-фазового светодальномера может служить широко распространенный в нашей стране топографический светодальномер СГ-5. Это высоко автоматизированный прибор, точность измерения расстояний которым характеризуется величиной (10+5D км) мм; предельная дальность - 5 км.
Улучшенный вариант этого светодальномера 2СТ10 (рис. 6.11). Его технические характеристики: средняя квадратическая погрешность измерения расстояний (5 + 3D км) мм; диапазон измерения 0,2 М...10 км; диапазон рабочих температур +40 °С...-30 °С; масса прибора - 4,5 кг. Управление процессом измерения обеспечивается встроенной микроЭВМ. Результаты измерения с учетом поправки за температуру воздуха и атмосферное давление высвечиваются на цифровом табло и могут быть введены в регистрирующее устройство. В приборе имеется звуковая сигнализация обнаружения отраженного от отражателя сигнала, готовности результата измерения
Рис. 6.11. Светодальномер 2СТ10
59
Рис. 6.12. Лазерная рулетка:
1 - корпус рулетки,
2 - лазерное окно,
3 - табло с результатами измерений,
4 - торец, от которого отсчитывается измеряемое расстояние
и разряженности источника питания. В комплект светодальномера входят: отражатели, штативы, источники питания, зарядное устройство, барометр, термометр, набор инструментов и принадлежностей.
В инженерной геодезии применяют и высокоточные светодаль-номеры. Отечественная промышленность выпускает светодальномеры "Топаз СП22" и СПОЗ (ДК001), точность измерения которыми характеризуется соответственно величинами (1 + D км) и (0,8 + 1,51) км) мм.
Для маркшейдерских работ в шахтах используют светодальномер МСД-1М во взрывобезопасном исполнении с дальностью действия до 500 м и погрешностью измерения (2 + 5D км) мм.
Светодальномеры с пассивным отражением измеряют расстояния до предметов без отражателя, т. е. используют отражательные свойства самих предметов. Примером может служить отечественный светодальномер ДИМ-2, погрешность измерения расстояний которым составляет 20 см.
В настоящее время известны дальномеры с пассивным отражением и погрешностью измерения расстояний до 10 мм. Так, например, дальномер, выпускаемый фирмой "Лейка" (Швейцария), измеряет расстояния до 50 м с погрешностью 2 мм.
Для измерений на строительных площадках, в помещениях используют лазерные рулетки (рис. 6.12), которые не требуют отражателей.
60
