23.3. Измерение расстояний электромагнитными дальномерами

Геодезические приборы для определения расстояний, основанные на принципах электронного измерения времени распространения электромагнитных волн между конечными точками измеряемой линии, называют электронными дальномерами. В зависимости от вида электромагнитных колебаний такие приборы разделяют на светодальномеры, использующие поддиапазон видимых и инфракрасных длин волн, и радиодальномеры, использующие поддиапазон радиоволн.

Электронные дальномеры по сравнению с другими приборами для линейных измерений обладают рядом преимуществ: возможностью измерения больших расстояний с высокой точно­стью ;возможностью выполнения измерений при наличии различных препятствий в створе линии (оврагов, рек, болот и т.д.); высокой экономичностью работ.

Электромагнитный дальномер состоит из двух основных узлов: приемопередатчика и отражателя, устанавливаемых соответственно на начальной и конечной точках измеряемой линии. Приемопередатчик посылает в направлении отражателя электромагнитные колебания, принимает отраженный сигнал и производит измерения. Назначение отражателя состоит в возвращении падающего на него пучка электромагнитной энергии в обратном направлении параллельно первоначальному и с минимальными потерями.

Искомое расстояние D определится как D= vt/2

где t — время прохождения электромагнитной волной двойного расстоя­ния между точками; v — скорость распространения электромагнит­ных колебаний в атмосфере в момент измерений, определяемая по формуле v=c/n

здесь с — скорость распространения электромагнитных волн в вакууме (скорость света); n — показатель преломления воздуха, зависящий от атмосферного давления, температуры и влажно­сти воздуха.

Измерение длины линии сводится к опре­делению времени t, поэтому помимо различия по диапазону используе­мых волн электромагнитные дальномеры различаются между собой и методом измерения временного интервала.

В дальномерных устройствах измеряется либо непосредственно сам временной интервал t, либо другой параметр электромагнитного излу­чения, являющийся функцией времени. Общим для всех конструктив­ных схем дальномеров является то, что один и тот же физический параметр электромагнитного излучения сравнивают до и после прохож­дения излучением двойного измеряемого расстояния.

Передатчиком электромагнитный сигнал разделяется и посылается на приемное В приемнике осуществляется сравнение обоих сигналов по избран­ному параметру, или, другими словами, измеряется их различие по данному параметру, которое и содержит информацию о времени и, следовательно, об измеряемом расстоянии.

В соответствии с выбираемым параметром для сравнения опорного и информационного сигналов электронные дальномеры подразделяют на:

импульсные (временные) D= vt/2 +δ(постоянная приборная поправка)

фазовые D=(λ/2)*(N+ΔN), где λ – длина волны колебаний, N+ΔN – число периодов колебаний, совершаемых электромагнитной волной

импульсно-фазовые (комбини­рованные)

.где N – число полных периодов повторения импульсов

f изм – низкочастотные импулься измерительной частоты

fм – масштабная частота следования

Тм- период повторения излучаемых лазером импульсов

Δτ изм – интервал времени, измеряемый цифровым фазометром светодальномера.