Маслов А.В., Гордеев А.В., Батраков Ю.Г. - Геодезия

прибора, то вращением ручки контрольного отсчета устанав˝лива-

ют требуемые показания.

И з м е р е н и я в ы п о л н я ю т в с л е д у ю щ е м п о р я д - к е. Вращением окуляра зрительной трубы получают четкое изображение окружности сетки нитей. С помощью зрительной труб˝ы,

ослабив рукоятки закрепительных винтов, наводят светода˝льномер на отражатель.

Включают светодальномер в режим НАВЕДЕНИЕ (переклю- чатель I в положение ТОЧНО, переключатель II в положение

НАВЕД). Поворачивают ручку СИГНАЛ по часовой стрелке до

ограничения, а при большом уровне фоновых шумов в солнечн˝ую погоду и при высокой окружающей температуре — до показа˝ний стрелочного прибора не более 20 мкА.

Вращением винтов наводящих устройств наводят светодаль˝но-

мер на отражатель до получения звукового сигнала и отклон˝ения стрелки прибора вправо по шкале. При измерениях расстояни˝й до

400 м на объектив надевают аттенюатор. Наводят светодально˝- мер по максимуму сигнала, одновременно устанавливая ручкой

СИГНАЛ уровень сигнала в середине рабочей зоны.

Установив переключатель II в положение СЧЕТ, оценивают све-

чение индикаторов табло; при необходимости ручкой СИГНАЛ подстраивают уровень сигнала. Берут три отсчета расстоян˝ия в ре-

жиме ТОЧНО после звукового сигнала и записывают их в журн˝ал (табл. 13.1).

Измерение «ТОЧНО» по приемам Вычисление горизонтального проложения

Определяют и записывают в журнал метеорологические данн˝ые. Еще дважды наводят светодальномер на отражатель по макси˝- муму сигнала и после каждого наведения берут по три отсче˝та в

режиме ТОЧНО.

391

Рис. 13.9. Номограмма для определения поправочного коэффицие˝нтаkï

Переводят переключатель I в положение КОНТР, берут отсчет˝

для определения коэффициента kf.

При грубых измерениях переключатель I устанавливают в по-˝ ложение ГРУБО, переключатель II — СЧЕТ, добиваются уровня сигнала в пределах рабочей зоны (ручкой СИГНАЛ и ориентир˝о- ванием светодальномера на отражатель), берут один-два отс˝чета по табло.

По окончании измерений выключают светодальномер, устано˝- вив переключатель II в положение ВЫКЛ.

Полный результат измерений получают по формуле

Dï = Dð + ï · 1000 + δt, P, f + δö,

ãäå Dð — результат измерения в режиме ТОЧНО в пределах 1000-метров˝ого интервала; ï · 1000 — расстояние, соответствующее целому числу 1000-метро˝вых интервалов; δt, P, f — поправка за температуру, давление воздуха и температу˝рное измене-

392

ние частоты кварцевого генератора, δt, P, f = 10–5D(kï + kf); коэффициент kï определяют по номограмме с учетом температуры воздуха и атмосфе˝рного давления (рис. 13.9), а коэффициент kf — по графику в паспорте светодальномера; δö — поправка за циклическую погрешность; определяют по графику˝, составленному на основании специальных исследований.

Для получения горизонтального проложения вводят поправ˝ку

за наклон линии к горизонту, вычисляемую по формуле

ãäå h — превышение между оптическим центром объектива дальн˝омера и горизонтальной осью отражателя; ν — угол наклона измеряемой линии.

13.9. СВЕТОДАЛЬНОМЕР 2СТ10

Светодальномер 2СТ10 (рис. 13.10) имеет много общих узлов со светодальномером СТ5 и повторяет основные конструктивны˝е

данные. В светодальномере 2СТ10 повышена дальность действи˝я до 10 км и точность измерений до (5 + 3 · 10–6D) мм. Прибор мож-

но устанавливать на теодолитах серий 2Т и 3Т для одновремен˝ного измерения углов и расстояний.

В светодальномере 2СТ10, так же как и в СТ5, использован

393

импульсов в опорном и сигнальном каналах: fîï1 = fñ1 = 1498,55, fîï2 = fñ2 = 14,885, fîï3 = fñ3 = 0,15 Гц. Частота импульсов заполнения для измерения временных′ интервалов fçàï = 7,49 ÌÃö.

Управление процессом измерения обеспечивается встроенн˝ой микроЭВМ. Результаты измерения с учетом поправки на темпе˝-

ратуру воздуха и атмосферное давление высвечиваются на цифровом табло и могут быть введены в регистрирующее устройств˝о.

Имеется звуковая сигнализация обнаружения: отраженного˝ сигнала, готовности результата измерения и разряда источника п˝ита-

ния. Прерывание луча влияния на измерения не оказывает.

13.10. СВЕТОДАЛЬНОМЕР «ТОПАЗ» СП2

Светодальномер «Топаз» СП2 предназначен для измерения расстояний в прикладной геодезии, эталонирования базисо˝в, из-

мерения смещений и деформаций при строительстве и эксплу˝атации специальных сооружений.

По конструкции и принципу действия прибор аналогичен све˝- тодальномеру СТ5. Дальность действия светодальномера 2 км˝.

Средняя квадратическая погрешность измерения расстояни˝я mS = (2 + 3 · 10–6D) мм. Повышение точности измерений достигнуто за счет десятикратного повышения масштабной часто˝ты

следования импульсов, принудительного (жесткого) центри˝рования светодальномера и отражателей, обеспечения метеорол˝оги-

ческой дальности видимости (МДВ), повышения точности опре˝- деления температуры и давления атмосферы по трассе измер˝ений,

изменения методики наблюдений.

Âрежиме ГРУБО диапазон однозначного измерения расстоя-

ния составляет 1 км (999 999 мм), что обеспечивается последова˝-

тельным измерением расстояний на масштабных частотах сл˝едования импульсов 74 927,5 и 149,855 кГц.

Âрежиме ТОЧНО измерения ведут только на масштабной частоте 74 927,5 кГц. Результат измерения высвечивается на трех п˝равых индикаторах цифрового табло с ценой деления 0,1 мм.

Для обеспечения стабильности масштабной частоты в свето˝- дальномере введено термостатирование кварцевых резонат˝оров

основного и вспомогательного генераторов. Для стабилиза˝ции ча-

стоты при особо точных измерениях предусмотрена синхрон˝иза-

ция масштабной частоты генератора светодальномера с час˝тотой

опорного генератора компаратора частоты, подключаемого˝ через разъем к светодальномеру. В приборе стабилизирована мощн˝ость

излучения полупроводникового лазера. С помощью устройст˝ва регулирования значения контрольного отсчета можно корр˝ектировать постоянную поправку светодальномера. Устройство˝ блокировки счета исключает получение ложных результатов при п˝оявлении помех на измеряемой линии. Питание всех схем прибор˝а

394

осуществляется через стабилизаторы вторичного источник˝а пита-

ния (узла питания). Общее регулирование уровня сигнала осу˝ществляется резистором СИГНАЛ. В светодальномере имеется в˝ыход для подключения регистрирующего устройства (накопителя˝ информации). На время записи результата запуск очередного ц˝икла

счета автоматически блокируется, что исключает взаимные˝ помехи и обеспечивает правильную запись результата.

Полный результат измерений после введения поправок полу˝ча- ют по формуле

ãäå D — полное значение измеряемого расстояния (до введения п˝оправок);kn — коэффициент, учитывающий изменение показателя преломлени˝я атмосферы при изменении температуры воздуха и атмосферного давления (опр˝еделяют по номограмме); δö — поправка за циклическую погрешность (приводится в пас˝порте или определяется из специальных исследований); Ñ — постоянная отражателя (приводится в паспорте отражателя или определяется из специальных исс˝ледований); Ñ — разность между паспортным и измеренным значениями контроль˝ного отсчета.

Все отсчеты, полученные в процессе измерений, и результат˝ы

вычислений заносят в журнал (табл. 13.2).

13.2. Журнал измерений светодальномером «Топаз» СП2

395

Продолжение

Отсчеты в режиме ТОЧНО

контрольного отсчета Ñ, мм Полный результат измерений после введения поправок

Dï = 1268357,7 + 8,6 + 0,6 + (–81,5) + 1,9 = 1268287,3 ìì.

Горизонтальное проложение

S = Dï + δS = 1268287,3 + (–18,0) = 1268269,3 ìì.

13.11. СУЩНОСТЬ И СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ ПОПРАВКИ СВЕТОДАЛЬНОМЕРА

Постоянная поправка светодальномера обусловлена геомет˝ри- ческими и физическими факторами. Геометрические факторы˝ вызваны тем, что блоки дальномеров (приемодатчик и отража˝- тель) центрируют над начальным и конечным пунктами измер˝яемой линии с помощью оптических или нитяных отвесов. Однак˝о

вследствие конструктивных особенностей приборов вертик˝альные

оси блоков дальномеров не совпадают с точками начала и ко˝нца

пути колебаний, время распространения которых измеряетс˝я. Та-

кими точками являются электрические центры приемодатчи˝ка и

отражающие поверхности отражателя.

Физические факторы вызваны временны′ ми задержками в цепях приборов, разницей между оптическим и геометрическим˝ путями света в отражателе, избыточным путем света по оптиче˝ской

линии и другими явлениями. Если геометрическую часть пост˝оян-

ной поправки можно получить расчетным путем по чертежам прибора, то физическую часть ее определить таким путем за˝труднительно, поэтому постоянную поправку определяют по резу˝льтатам измерения расстояний.

396

Постоянная поправка светодальномера может быть определ˝ена

несколькими способами: измерением эталонного базиса длиной 300...1000 м с перестановкой отражателя в пределах фазового цик˝ла; измерением нескольких эталонных базисов длиной 200...1200 м; из˝- мерением нескольких линий одного створа неизвестной дли˝ны в

разных комбинациях; измерением короткого базиса в предел˝ах фазового цикла с перестановкой отражателя через 1 м.

Пример определения постоянной поправки светодальномера˝ 2СМ2 из результатов измерения эталонного базиса с переста˝нов-

кой отражателя через 1 м приведен в таблице 13.3.

13.3. Определение постоянной поправки светодальномера 2СМ2

Средняя квадратическая погрешность определения постоян˝ной будет выражаться формулой

Таким образом, постоянная поправка светодальномера 2СМ2

Ñ= –60 ± 1,7 ìì.

13.12.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ ПОПРАВКИ СВЕТОДАЛЬНОМЕРА ИЗ ИЗМЕРЕНИЙ НЕСКОЛЬКИХ ЛИНИЙ

ОДНОГО СТВОРА В РАЗНЫХ КОМБИНАЦИЯХ

Обозначим число пунктов на линии, включая начальный и ко-

нечный, через r, а число отрезков — через r – 1 (íà ðèñ. 13.11 r = 5).

Рис. 13.11. Схема определения постоянной дальномера измерени˝ем нескольких линий одного створа в разных комбинациях

397

Измеренные во всех комбинациях отрезки между отдельными˝

В качестве неизвестных примем уравненные значения отрез˝ков

= = = =

и постоянную ñ.

Тогда уравнения поправок запишем в виде

u=

u=

u=

u=

Нормальные уравнения будут

4õ + 3ó + 2z + t – 4ñ – S12 – S13 – S14 – S15 = 0;

3õ + 6ó + 4z + 2t – 6ñ – S13 – S14 – S15 – S23 – S24 – S25 = 0;

2õ + 4ó + 6z + 3t – 6ñ – S14 – S15 – S24 – S25 – S34 – S35 = 0; (13.24) õ + 2ó + 3z + 4t – 4ñ – S15 – S25 – S35 – S45 = 0;

–4õ – 6ó – 6z – 4t + 10ñ + S12 + S13 + S14 + S15 + S23 + S24 +

+S25 + S34 + S35 + S45 = 0.

Âрезультате преобразования уравнений (13.24) получаем следующие выражения для неизвестных — уравненных значений˝ отрезков:

398

Откуда следует общее правило: при измерении нескольких от˝-

резков одного створа во всех комбинациях получают уравне˝нный

отрезок как среднее значение из его непосредственного из˝мерения плюс постоянная с весом два и соответствующих разностей двух отрезков с весом единица.

Подставив неизвестные x, y, z, t в уравнение (13.24), получим

для случая r = 5 следующее выражение для постоянной ñ:

ñ= 1/10[{S14 – (S12 + S23 + S34)} + {S15(S13 + S34 + S45)} +

+{S15 – (S12 + S24 + S45)} + {S15 – (S12 + S23 + S35)} +

Средняя квадратическая погрешность измеренного отрезка˝

=υυ

Òàê êàê

Средние квадратические погрешности неизвестных и посто˝янной будут

=

Средняя квадратическая погрешность уравненного значени˝я общей линии

399

Весовые коэффициенты получают из весовых уравнений, со-

ставляемых на базе нормальных уравнений. Для случая r = 5 полу- чены следующие значения:

Qxx = Qyy = Qzz = Qtt = 12/25;

П р и м е р. Светодальномером ЕОК 2000 измерены четыре отрезка линии одного створа (см. рис. 13.11) во всех комбинациях с результатами˝:

Подставив эти значения в формулу (13.26), получим значение пос˝тоянной светодальномера

ñ = 1/10(0,321 + 0,312 + 0,323 + 0,323 + 0,314) = +0,159 ì.

Согласно формуле (13.25) численные значения неизвестных буду˝т:

На основании формулы (13.23) получим поправки к измеренным ра˝сстояниям:

Контроль: [υ] = –0,4 ìì; [υυ] = 38 ìì2.

По формуле (13.27) средняя квадратическая погрешность одного˝ измерения

= =

Средние квадратические погрешности уравненных значений˝ отрезков и постоянной получим по формулам (13.28) и (13.29) с использованием зна˝чений формулы (13.30)

= =

= =

Окончательное значение постоянной поправки светодально˝мера ЕОК 2000

ñ = +0,159 ì ± 2,0 ìì.

400