книги из ГПНТБ / Проворов К.Л. Радиогеодезия учеб. пособие

генератора), отличающиеся от соответствующих модулирующих частот на 15 кГц. Выделившиеся на смесителе колебания разностной частоты 15 кГц через индуктивный фазовращатель и усилитель низкой ча­ стоты 1 подаются на фазовый детектор.

Напряжение гетеродина в качестве опорного подается на внеш­ ний управляющий электрод ФЭУ. В результате смешивания этого колебания с отраженным сигналом фототок ФЭУ содержит большое число гармонических составляющих и в том числе составляющую

Ячейка

Керра

Рис. 150

сразностной частотой 15 кГц. Колебания разностной частоты после усиления в усилителе низкой частоты 2 (высокочастотные составля­ ющие отфильтровываются) поступают на фазовый детектор для срав­

нения с низкочастотными колебаниями, поступающими с усилителя 1. Таким образом, измерение расстояний производится на частоте около 30 МГц, а измерение разности фаз — на низкой частоте 15 кГц.

Оператор, изменяя величину фазового сдвига фазовращателем, добивается нулевого положения стрелки индикатора, при котором фазовый сдвиг между низкочастотными колебаниями будет равен 90 или 270°. Для исключения влияния нестабильности положения нуля фазовращателя используется оптическая линия (на рис. 150 изо­

280

расстояния; I—постоянная поправка светодальномерного комплекта; подстрочный индекс і — 1, 2, 3, 4 обозначает номер частоты модуля­ ции светового потока /. Число фазовых циклов Nt вычисляют по формулам:

iV1 = 205' - 3,8(d 4 - d 1 ) ;

^АѴ /5

где Z)о — приближенное значение измеряемого расстояния; dt — фазовый домер на частоте выраженный в единицах длины.

По тактико-техническим данным светодальномер «Кварц» сопо­ ставим с лучшими зарубежными образцами дальномеров этого типа, например с геодиметром модели-8. Точность измерений дальномером близка к 1 : 1 ООО ООО.

§ 40. М А Л Ы Е СВЕТОДАЛЬНОМЕРЫ С В И З У А Л Ь Н О Й РЕГИСТРАЦИЕ Й СВЕТОВОГО ПОТОКА

В Советском Союзе разработаны и серийно выпускаются три типа малых светодальномеров с визуальной регистрацией светового по­

послужившим для них прототипом. Так, во всех этих устройствах используется плавное изменение частоты модуляции для разрешения неоднозначности; модуляция и фазовое детектирование света осу­ ществляются в ячейках Керра по компенсационному способу экстре­ мума или нулевому методу и т. д. Все они предназначены для реше­ ния примерно одинаковых геодезических задач и потому их основные тактико-технические данные (табл. 12) близки или даже совпадают. Вместе с тем конструкции приборов как в оптической, так и в элек­ тронной частях отличаются.

Светодальномеры типа CT (СТ-62М, СТ-65 и др.), разработанные в МИИГАиК (В. Д. Большаков, А. И. Демушкин), по функциональ­ ной схеме наиболее близки к светодальномеру СВВ-1. В комплект светодальномера входят приемо-передатчик (рис. 151, а), блок пита­ ния, набор отражателей и т. д. В приборе используются линзовые системы с диаметром объектива передающей системы 45 мм и диа­ метром объектива приемной системы 55 мм. Источником света слу­ жит лампа накаливания СГ-2.

281

генератора на частоты 100 и 110 кГц, смесителя и усилителя напря­ жения низкой частоты. В калибраторе генерируются импульсные колебания указанных частот, содержащие большое число гармони­ ческих составляющих, которые и служат для проверки частоты ге­ нератора приемо-передатчика по биениям гармоник калибратора и генератора высокой частоты. Наличие двух стабилизированных ча­ стот позволяет получать густую сетку кварцевых поверочных точек (через 10 кГц) и сравнивать их частоты через генератор приемо-пере­ датчика.

Ячейка Керра±

ИС

Усилитель

низкой

частоты

Ячейка

Керра

Рис . 152

Точность измерения светодальномером CT при расстояниях, больших 2 км, не ниже 10"5 ; линии длиной до 2 км измеряются с ошиб­ кой не более 2 см. Это позволяет применять светодальномер для из­ мерения линий в городской полигонометрии, базисных сторон в три­ ангуляции низших классов, а также для специальных геодезиче­ ских работ.

Светодальномер «Кристалл» разработан в ЦНИИГАиК (Г. А. Фель­ дман). Приемо-передатчик светодальномера (см. рис. 151, б) построен по функциональной схеме, показанной на рис. 153. В этом дально­ мере используется совмещенная зеркально-линзовая оптическая система с диаметром свободного отверстия 100 мм. Модуляция посы­

призма, которая (вместе со стеклянной призмой СП) направляет луч вдоль оптической оси системы. Источником света служит лампа на­ каливания СЦ-78. Применение совмещенной оптической системы по­ зволяет значительно уменьшить габариты и вес приемо-передатчика

283

и уменьшить расход энергии на питание конденсатора. Полное совпадение передающего и приемного каналов исключает значитель­

мощности. Измерение расстояний осуществляется по компенсацион­ ному способу экстремума. Минимумы света устанавливают путем

шкалового микроскопа. Для калибровки шкалы генератора исполь­ зуют термостатированный кварцевый калибратор, генерирующий импульсы с частотой следования 300 кГц.

Ошибка измерения коротких расстояний светодальномером «Кристалл» не превышает 2 см; ошибка измерения длинных линий достигает 1 : 50 ООО.

Светодальномеры типа ТД разработаны группой работников ВНИМИ (Г. И. Бородулин, В. А. Синицын и др.). Приемо-передат- чик светодальномера ТД-2 изображен на рис. 151, в. Функциональ­ ная схема светодальномера (рис. 154) в электронной части аналогична схемам других светодальномеров рассматриваемой группы. Оптиче­ ская часть схемы характеризуется использованием одного объектива для посылки и приема световой энергии, тогда как другие элементы раздельны для передающего и приемного трактов. Измерение рас­ стояний производится по нулевому методу, для чего имеется набор пластин из исландского штата ИШ. Источник света —лампа нака­ ливания.

Особенностью светодальномера является относительно низкая частота модуляции, перестраиваемая в диапазоне от 14 до 16 МГц.

284

В приборе приняты меры для обеспечения повышенной стабильности амплитуды модулирующего напряжения, необходимой для успешной работы по нулевому методу. Кварцевый калибратор состоит из термо­ статированного кварцевого генератора, усилителя напряжения и де­ лителя частоты, которым является блокинг-генератор. Кварцевые поверочные точки следуют через 50 кГц.

Погрешность измерения коротких (до 1 км длиной) линий светодальномером ТД-2 не превосходит 10 мм; более длинные линии измеряются с ошибкой не грубее 1 : 100 ООО.

Ячейка

Керра

Усилитель] СИ низкой

частоты

Кварцевый Смеситель генератор

Глаз ^

Ячейка

Керра

Рис . 154

§41. М А Л Ы Е СВЕТОДАЛЬНОМЕРЫ

СФ О Т О Э Л Е К Т Р И Ч Е С К О Й РЕГИСТРАЦИЕЙ СВЕТОВОГО ПОТОКА

Дальнейший прогресс светодальномерной техники связан с умень­ шением энергии электропитания, габаритов и веса приборов, авто­ матизацией процесса измерений и обработки результатов. В связи с этим наметилась тенденция перехода к полупроводниковым схемам, в качестве источников света применяются полупроводниковые свето­ диоды в малых светодальномерах и ОКГ — в больших, от внешней модуляции стремятся перейти к внутренней и т. д. Из больших светодальномеров к приборам нового типа можно отнести «Кварц» и гео­ диметр модель-8, а из малых — ГД-316, КДГ-3, МСД-1 и некоторые другие.

Светодальномер КДГ-3 (рис. 155, а), разработанный под руковод­ ством Л . А. Неверова, предназначен для измерения линий длиной

285

осуществляется за счет изменения прямого тока через светодиод. Средняя длина волны излучения светодиода составляет 910 нм при

засветку. Благодаря этому дальность действия прибора днем и ночью отличаются мало.

Модулирующий генератор вырабатывает стабилизированные квар­ цами электрические колебания частот 30,0, 29,9 и 27,0 МГц, обеспе­ чивающие разрешение неоднозначности в пределах 1,5 км. Основной является частота 30 МГц. Разность фаз измеряется на низкой раз­ ностной частоте 100 кГц, получаемой с помощью высокочастотного

Переклю­

чатель

(разы

Генератор

высокой

частоты

Фазовра­

щатель

электродов. Таким образом, в КДГ-3 фотоэлектронный умножитель используется в качестве приемника света, смесителя и фазового детектора. Измерение разности фаз осуществляется парафазно-ба- лансным методом с частотой переключения фазы 1 кГц. Процесс измерений заключается в установлении оператором нулевых пока­ заний стрелочного индикатора синхронного детектора путем измене­ ния величины фазовой задержки фазовращателем на разностной частоте 100 кГц.

287

Ч а с т ь ч е т в е р т а я

ПРИМЕНЕНИЕ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ В ГЕОДЕЗИИ

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Г л а в а X I

ПРИМЕНЕНИЕ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ

ВГЕОДЕЗИИ

§42. П Р И М Е Н Е Н И Е РАДИО - И СВЕТОДАЛЬНОМЕРОВ

ПР И ПОСТРОЕНИИ ГОСУДАРСТВЕННОЙ Г Е О Д Е З И Ч Е С К О Й СЕТИ

Большая производительность работ по угловым измерениям, возможность выполнения их почти в любых физико-географических условиях, наряду с высокой точностью измерения углов, достигну­ тые уже в X I X веке, определили на многие десятилетия преимуще­ ственное применение метода триангуляции при построении геодези­ ческих сетей всех классов. Несмотря на высокую точность линейных измерений имевшимися вплоть до последних 2—3 десятилетий мето­ дами и средствами, применение их при создании государственных опорных сетей было ограниченным из-за больших технических и орга­ низационных трудностей. Измерение линий в рядах и сетях триангуляции обычно ограничивалось определением длин редко расположен­ ных базисов, связанных со сторонами триангуляции специальными базисными сетями. Применение метода полигонометрии при созда­ нии государственной сети было исключением и почти всегда убеждало в невыгодности этого метода создания точного геодезического обо­ снования в основном из-за большого объема трудоемких линейных измерений.

Применение в геодезии радио- и светодальномеров значительно расширило средства и методы построения геодезических сетей. Отно­ сительные средние квадратические ошибки уравненных длин сторон

кой и даже большей точностью вполне достижимо при помощи радиоII светодальномеров. Ошибки измерения расстояний точными свето-

в тех, так и в других не менее половины общей ошибки имеет систе­ матический характер за счет влияния внешних условий на измерения.