Лабораторна робота 18

Тема: Вимірювання віддалі світловіддалеміром СМ-5

Мета роботи: засвоїти методику вимірювання віддалей за допомогою світловіддалеміра СМ-5.

Прилади і приладдя: світловіддалемір СМ-5, призмові відбивачі.

Основні теоретичні положення

Світловіддалемір СМ-5 відноситься до фахових віддалемірів третього покоління. Результат висвітлюється на цифровому табло. Джерелом випромінювання є напівпровідниковий лазерний діод, а довжиною хвилі випромінювання 0,86 мкм, фотоприймачем-фотоелектричний помножувач (ФЕП). В ньому використано цифровий фазометр.

Світловіддалемір СМ-5 призначений, в основному, для вимірювання довжин сторін мереж трилатерації і полігонометрії 4 класу, полігонометрії 1-го, 2-го розряду і для інженерно-геодезичних робіт при будівництві.

Для одночасного вимірювання кутів і відстаней світловіддалемір можна встановити на теодоліти серій Т2, Т5 і на теодоліти серій Theo розроблені Народним підприємством "К. Цейс, Ієна" (НДР).

Таблиця 18.1 – Технічні характеристики СМ-5

Дальність дії		2÷500 м
Точність (один прийом)		до 3 см
Споживча потужність		5 Вт
Ціна одиниці молодшого розряду табло:
	у режимі "Грубо", см	1
	у режимі "Точно", мм	1

Будова світловіддалемір СМ-5

Світловіддалемір СМ-5 можна умовно розділити на три частини (див. рис. 18.1): головку 4, стояки 6, 13, скріплені ручкою 3 і основу її, з’єднану зі стояками гвинтами 7.

У головці прийомопередавача розміщені оптична система, джерело світлового випромінювання, фотоприймальний пристрій, печатні вузли з елементами електричної схеми. Головка має покришки 1 і 14, які знімаються. На покришці закріплена зорова труба 2. У захисному ковпачку зорової труби є отвір, через який при суміщенні його з отвором у корпусі окуляра можна підсвітити сітку ниток при роботі в нічний час.

Прийомопередавач встановлюється на підставці 8 і закріплюється закріпним гвинтом 9. Підставка приводиться в горизонтальне положення підіймальними гвинтами 10.

У стояку 13 і основі розміщені навідний і закріплювальний пристрої, призначенні для наведення світловіддалеміра на відбивач у вертикальній і горизонтальній площинах. Головки 5, 10 (рис. 18.2) гвинтів навідних пристроїв і ручки (важелі) 6, 9 закріплювальних пристроїв розміщенні із зовнішньої сторони стояка та основи. На основі встановлено циліндричний рівень 12 з юстувальними гайками 13 і окуляр її оптичного центрувальника.

Рисунок 18.1 – Будова світловіддалеміра СМ-5

Рисунок 18.2 – Будова світловіддалеміра СМ-5

На панелі управління 2 розміщені ручка 8 ”СИГНАЛ”, перемикач ”ТОЧНО – КОНТР – ГРУБО” (перемикач режимів), перемикач 4 ”ВЫКЛ – НАВЕД – СЧЕТ” (вмикач), стрілковий контрольний прилад 1, цифрове табло 3, ручка 16 встановлення контрольного відліку. Під покришкою 15 знаходяться гнізда для з'єднання частотоміру (частота 1498,55 кГц), резистор для підстроювання частоти кварцового генератора, резистори Д і О початкового встановлення рівнів вимірювальних сигналів, резистор початкового установлення рівня сигналу в режимі ”НАВЕДЕНИЕ”.

Резистори Д і О настроюються при випуску світловіддалеміра підприємством виготовлювачем. Їх регулювання при експлуатації і перевірці світловіддалеміра не дозволяється, бо може порушити його працездатність.

На стояку 13 (див. рис. 18.1) розміщується роз'єм для під'єднання реєструючого пристрою 12, на стояку 6 - роз'єм 5 під'єднання кабеля від джерела живлення 1 мікротелефон 14 (див. рис. 18.2).

При встановлені на теодоліт від світловіддалеміра відокремлюють основу, з теодоліта знімають ручку для перенесення і на її місце закріплюють світловіддалемір.

Контрольний приклад 1 (рис. 18.2) служить для перевірки напруги джерела живлення та для слідкування за рівнем сигналу, що подається на катод ФЕП. Рівень сигналу регулюється ручкою 8.

Перемикач 7 називатимемо далі перемикач режимів роботи. Коли він

встановлений на ”ГРУБО”, а перемикач 4 – на ”СЧЕТ”, то одержуємо довжину лінії з помилкою не більшою ніж 20 см, коли ж він переведений на ”ТОЧНО”, довжину одержуємо з точністю (10+6∙10^-6) мм. При перемикачі режимів у положенні ”КОНТРОЛЬ” на табло висвітлюється відлік, який дозволяє визначити поправку за температурну зміну вимірювальної частоти f₄, а відлік на контрольному приладі дозволяє визначити напругу джерела живлення прийомопередавача. При нормально зарядженому джерелі відлік повинен бути не менший, ніж 60 поділок.

Для перевірки приладової поправки в комплекті маємо блок контрольного відліку, який надягаємо на об'єктив. Контрольний відлік при одягнутому блоці вказують у паспорті віддалеміра. Якщо висвітлюється такий відлік, як у паспорті, то приладова поправка дорівнює нулю. Коли відлік відрізняється від вказаного в паспорті його можна встановити ручкою 16. Якщо цього зробити не вдається, то в результаті вимірювань потрібно вводити поправку

δ_контр.=А_{паспорт.}-А_контр. , мм.

При роботі в лабораторії і при вимірюваннях коротких ліній на об'єктив обов'язково потрібно надягати атенюатор.

1-призмовий відбивач

Оправа 1 призми (рис.18.3) закріплена у стояку з накладками 2. Зусилля, необхідне для розвороту призми з оправою, визначається затяжкою гвинтів 5. Марку 4 використовують для вимірювання кутів при установлюванні світловіддалеміра на теодоліт.

6-призмовий відбивач

Плата 2 (рис. 18.4) із трипельпризмами 1 встановлена на півосях 4 у стояках. Зусилля, необхідне для розвертання плати відносно горизонтальної осі, визначення затяжкою гвинтів 3. Візир 5 служить для наведення на світловіддалемір. Марку 7 використовують для вимірювання кутів при встановленні світловіддалеміра на теодоліт.

За 6-призмових відбивачів можна зібрати 3-, 12- і 18-призмові відбивачі. Для збирання 18- призового відбивача застосовують призми другого 6- призового відбивача.

Рисунок 18.3 – 1-призмовий відбивач

Рисунок 18.4 – 6-призмовий відбивач

Проведення вимірів

Встановлюємо перемикач у положення ”СЧЕТ”, при необхідності ручкою ”СИГНАЛ” підлаштовуємо рівень сигналу і знімаємо три відліки вимірюваної відстані в режимі ”ТОЧНО”. Записуємо, їх у журнал.

Вимірюємо метеодані (температуру і атмосферний тиск) і записуємо їх у журнал. При великих довжинах ліній або при великому перепаді висот між кінцями лінії метеодані необхідно вимірювати в точках стояння прийомопередавача і відбивача.

Після цього повторюємо ще два рази наведення прийомопередавача на відбивач по максимуму сигналу і після кожного наведення беремо по три відліки в режимі ”ТОЧНО” і записуємо в журнал.

Приводимо перемикач режимів в положення ”КОНТР” і знімаємо відлік для визначення значення поправки .

При грубих вимірювання перемикач режимів встановлюємо в положення ”ГРУБО”, вмикач у положення – ”СЧЕТ”, регулюємо рівень сигналу в межах робочої зони і знімаємо один – два відліки по табло.

Обчислення кінцевого результату вимірювання довжини лінії

Кінцевий результат вимірювання відстані D в (мм) обчислюється за формулою (18.1) до першого значення після коми і заокруглюється до цілого числа (мм)

(18.1)

де – середнє значення відліків у міліметрах у режимі ТОЧНО за врахуванням відомого числа кілометрів вимірюваної віддалі;

– поправочний коефіцієнт, який враховує зміну показника заломлення атмосфери;

– поправочний коефіцієнт, який враховує температурну зміну частоти кварцового генератора;

– поправка за циклічну похибку (мм).

Формула (18.1) справедлива для роботи із відбивачами з комплекту СМ-5. При роботі із відбивачами інших типів необхідно враховувати поправки відбивачів.

Значення коефіцієнтів і визначається за графіками (або номограмами чи таблицями) із паспорту світловіддалеміра (рис. 18.5).

Значення поправки визначається по графіку, збудованому в паспорті світловіддалеміра за результатами останньої перевірки одиниць і десятих часках метра, на які закінчується результат .

Горизонтальне положення лінії обчислюється за формулою

(18.2)

де – результат вимірювання, обчислений за формулою (1.1);

– кут нахилу вимірюваної лінії.

Якщо замість кута нахилу маємо відмітки пунктів, над якими встановлені прийомопередавач і відбивач; Н_п.п. і Н_від., а також висоти встановлення прийомопередавач і відбивач над центрами знаків: і_п.п. і і_від, визначають перевищення кінців лінії

(18.3)

За перевищенням обчислюють поправку:

(18.4)

Рисунок 18.5 – Номограма для визначення коефіцієнта К_п

Звітність з роботи

1 Короткі відомості.

2 Результати визначення різниці висот нулів шкал інварної рейки.

Контрольні запитання

1 Призначення блоку контрольного відліку.

2 Якими факторами визначається точність віддалеміра?

3 Скільки відліків в режимі ”ГРУБО” і ”ТОЧНО” береться при вимірюваннях лінії одним прийомом?

4 Які цифри в режимі ”ГРУБО” є точними?

5 Чому дорівнює ціна одиниці молодшого розряду табло в режимах ”ГРУБО”, ”ТОЧНО”?