Светодальномеры

В топографо-геодезическом производстве приборы светодальномеры используются для измерений линий.

Их применение значительно снижает трудоемкость измерительного процесса и повышает точность результатов измерений.

В основе работы прибора лежит соотношение:

,

где S – измеренное расстояние; v – скорость распространения электромагнитных колебаний;

t – время распространения колебаний вдоль измеряемой линии.

Технология измерения заключается в следующем. На одном конце линии устанавливаем прибор (приемопередатчик), на другом – отражатель. Световой поток посылается передатчиком на отражатель. Отраженный поток возвращается обратно в приемник. Если измерить время прохождения сигнала туда и обратно, можно вычислить длину линии.

По методу определения времени прохождения света светодальномеры делятся на импульсные, фазовые и комбинированные.

Время распространения света можно определять непосредственно. Такое прямое определение называется импульсным. Но при этом существует трудность фиксации момента времени излучения и приема сигнала.

Косвенное определение происходит в случае фазового метода. Оно основано на измерении разности фаз двух электромагнитных колебаний.

С внедрением лазерных источников излучения появились импульсно- фазовые светодальномеры.

Наиболее широко в геодезической практике применяется светодальномер СТ5 «Блеск». В нем реализован импульсно-фазовый гетеродинный способ измерения. При этом импульсный метод служит для измерения в режиме «ГРУБО», а фазовый – в режиме «ТОЧНО».

Излучателем является полупроводниковый лазерный диод.

Результаты измерений индицируются на цифровом табло. Момент приема отраженного сигнала и окончания счета сопровождается звуковым сигналом.

Дальность действия прибора до 5 км. Точность измерений составляет:

m_s = (10+5·10^-5D) мм.

В комплект СТ5 входит приемопередатчик, отражатели, штативы, оптические цилиндры, блоки питания и зарядные устройства, метеоприборы (барометр- анероид, психрометр, термометр- пращ).

На точность измерений оказывают влияние различные условия. Поэтому неизбежны ошибки. Источники ошибок следующие:

1. Ошибки центрирования и редукции. Необходимо центрировать прибор с помощью оптического центрира и вводить поправки за центрировку и редукцию.

2. Приборные ошибки. Ослабления влияния этих ошибок добиваются своевременными эталонированием метрологической аттестацией его.

3. Личные ошибки наблюдателя.

4. Ошибки влияния внешней среды. Избавляются от них путем введения поправок.

5. Ошибки за наклон линии. Она вычисляется через угол наклона или зенитное расстояние.

6. Ошибка определения превышения между высотами приемопередатчика и отражателя. Она вычисляется по формулам.

Окончательное значение длинны линии получают с учетом всех поправок.

Формула результата измерений имеет вид:

;

В этой формуле слагаемое изм представляет собой результат измерения в режиме «ТОЧНО». Данный результат складывается из среднего значения в режиме «ТОЧНО», полученного из всех наведений, и количества целых километров, полученных в режиме «ГРУБО». Слагаемое - это сумма поправок:

.

Величина 1·10^-5 является поправкой за температуру, давления и температурное измерение частоты кварцевого генератора. При этом коэффициенты и κ_f определяются по номограмме и по графику в паспорте прибора.

Постоянная приборная поправка к, определяемая при его аттестации, обычно равна нулю.

Поправка за циклическую погрешность δ_ц, определяется по графику, составленному на основании специальных исследований.

Слагаемое представляет собой поправку за наклон линии. Она вычисляется по формуле:

∆D .

Наклонная линия D находится по соотношению:

D = Dизм + ∆D.

Превышение h между отметками точек стояния приёмопередатчика и отражателя вычисляется следующим образом:

В формуле:

-H_пп и H_o – высота точек стояния приемопередатчика и отражателя;

-i_пп и i_o – высоты инструмента и отражателя.