Понятия об оптических дальномерах

Приборы для непосредственного измерения длин линии.

Наиболее простым мерным прибором является стальная лента шириной 15 – 20 мм толщиной 0,3 –0,4 мм. Обычная ее длина 20 м. По ГОСТу могут быть ленты

24 и 50 м. Различают ленты штриховые и шкаловые. За длину штриховой ленты принимают расстояние между штрихами, нанесенными на концах ленты.

Мерные ленты разделены на метры, отмеченные бляшками с цифрами метров. Полуметры отмечены заклепками, а дециметры в виде отверстий диаметром 3 мм. При перевозках и хранении ленту наматывают на кольцо и закрепляют винтами. К ленте прилагается 6 или 11 железных шпилек. Шпильки надевают на кольцо.

Для более точных измерений применяют узкие шкаловые ленты шириной 6- 10 мм или стальные и инварные проволоки.

Чтобы достигнуть постоянного натяжения при точных измерениях применяют динамометры, а для учета температуры ленты термометр.

Измерения линий лентой.

Линию измеряют двое рабочих. Задний рабочий прикладывает нуль ленты к начальной точке линии, направляет переднего рабочего по створу линии и ведет счет шпилек и число передач их. Передний рабочий, по указанию заднего,

укладывает ленту в створе, встряхивает ее и в вырез ленты у ручки вертикально ставит шпильку. Задний рабочий вынимает шпильку, а передний, сняв ленту со шпильки, протягивает ее вперед по направлению створа. Когда передний рабочий израсходует весь комплект шпилек, то наступает момент передачи шпилек. Для

измерений остатка-отрезка меньше 20 м, ленту протягивают впереди и производят отсчет с точностью до 1 см. Длину линии D определяют по формуле:

D = nl + r; где n – число пролетов, r – остаток.

Вычисление длины линии

При вычислении длины линии в ее измеренное значение вводят поправки:

за компарирование мерного прибора, - ∆DК = (D0/l0)*∆lК; (∆lК=l-l0)

за температуру, - ∆Dt = nl0α (tср – tк);

за приведение к горизонту, - ∆Dh = -h2 / 2D = -2D sin2(γ/2)

где l0 – номинальная длина ленты,

- коэффициент линейного расширения,

tк – температура компорирования.

7.5.1. Поправка за компарирование. ∆DК

Перед работой ленту компарируют, т.е. сравнивают с известной длиной нормального (контрольного) прибора.

Предложим, что при компарировании оказалось, что длина ленты отличается от нормальной на величину ∆l, тогда поправка на 1 метр будет равна

∆l/20, а на измеренную длину линии ∆DК поправка будет:

DK D

Различают знак поправки:

при измерении длины линии. Если лента короче, то поправка с минусом

, если длиннее, то с плюсом DK

;

При построении заданной длины. Если лента короче, то поправку с плюсом

, если длиннее, то с минусом DK D

, т.е. поправку вводят с

противоположным знаком.

Поправка за температуру

Поправка за температуру ∆Dt

Ее вводят при (t-tК) более 80 по формуле Dt D t tК, где α –коэффициент линейного расширения стали(α=12,5*10-6), t – температура ленты при измерении, tК – температура ленты при компарировании.

Поправка за приведение к горизонту

Поправка за приведение к горизонту ∆Dh

Для составления планов необходимо вычислить горизонтальное проложение линии. Если D измеренная наклонная длинна линии АВ, α –

горизонтальная проекция ее, – угол наклона линии к горизонту (рис. 7.4.), то d = Dcos

D D d D D *cos D 1 cos 2 D sin2

Пользуясь последней формулой составляем таблицы поправок для приведения длин линий к горизонту. При углах наклона до 20 поправку за наклон можно не вводить.

Длины линий измеряют в прямом и обратном направлениях с относительной погрешностью 1:1000 (при неблагоприятных условиях) – 1:3000 (при благоприятных).

Рис.7.4.

Понятия об оптических дальномерах.

Дальномерами называют приборы и приспособления, позволяющие определить расстояния между точками местности.

Существующие дальномеры можно разделить на две группы:

оптические дальномеры;

светодальномеры и радиодальномеры, основанные на измерении расстояний электро-физическим методом по времени прохождения световых волн или радиоволн в прямом и обратном направлении, при этом скорость распространения волн С считается известной.

Рассмотрим оптические дальномеры.

Воснову определения расстояния D оптическими дальномерами положено решение равнобедренного треугольника (рис. 7.5.). Искомое расстояние D

является высотой треугольника. Определяют по формуле:

D B tg

Вконструкциях дальномеров предусматривается, что одна из величин правой части формулы (В или β) являются постоянной, а вторая – переменной и

ееизмеряют.

Взависимости от этого оптические дальномеры делят на два типа:

Дальномеры с постоянным параллактическим углом β и переменным базисом В;

Дальномеры с постоянным базисом В и

переменным углом β;

Рис.7.5. Схема оптического дальномера Дальномеры с переменным углом β и

базисом В.

Нитяной дальномер.

Наиболее распространенным оптическим дальномером является нитяной дальномер с постоянным параллактическим углом. Он состоит из двух крайних нитей параллельных средней горизонтальной нити сетки прибора. В комплект нитяного дальномера входит вертикальная рейка с нанесенными на нее делениями. Для измерения линии на одном конце ставят инструмент, а на другом

– отвесно рейку. Пусть визирная ось инструмента горизонтальна (рис. 7.6.).

Рис.7.6. Нитяный дальномер

Лучи от дальномерных нитей а и в, пройдя через объектив и передний фокус F пересекут рейку в точках А и В. Из подобия треугольников АFB и aIFвI

имеем:

D 1 n; f P

D1 f1 n.

где D1 – расстояние от рейки до F –переднего фокуса объектива, f – фокусное расстояние объектива,

P – расстояние между дальномерными нитями,

n – отрезок рейки, его длина, выраженная в делениях рейки и является отчетом по дальномеру.

Отношение f k для данного инструмента постоянно и называется

коэффициентом дальномера.

Искомые расстояние D D 1 f, где δ – расстояние от объектива до оси вращения инструмента. Обозначим f через с и считая его постоянным полученным:

D Кп с.

Втрубах современных теодолитов с внутренней фокусировкой постоянное

с= 0 и его не учитывают, тогда

D Кп.

Если на рейке деления сантиметровые, а коэффициент дальномера равен

100, то отсчет по рейке в сантиметрах выразит расстояние в метрах, тогда

D nН nВ;

(n – отсчет по нитям).

Рис.7.7. Определение расстояния по нитяному дальномеру

Если расстояние, измеряется нитяными дальномером не горизонтально, то его приводят к горизонту и определяют величину d, для чего левую и правую часть равенства умножают на cosα.

D cos

D cos Кп cos cos cos

dКп cos2 C cos

Косвенные измерения

Определение неприступного расстояния.

Различные препятствия могут затруднить непосредственное измерение линий лентой, например, при наличии водной преграды – реки. Пусть требуется определить длину линии АВ через реку (Рис. 7.8.).

Для этого на берегу тщательно выбирают и измеряют лентой базис

“в1”, являющийся стороной АС треугольника АВС. Тогда измерив теодолитом горизонтальные углы α1

и β1, по теореме синусов получим длину линии

D AB	b1 sin 1	b1 sin 1
D AB	sin 180 1 1	sin 1 1

Рис.7.8. Определение неприступного расстояния

Для контроля измеряют второй базис в2 и углы α2; β2,

D AВ b2 sin 2 sin 2 2

D не должно превышать 1

DСР. 2000

Могут быть применены и другие геометрические построения для определения длины линии АВ = D. На рисунке 7.9. видно, что здание расположено в створе линии АВ. В этом случае в удобном месте надо построить треугольник на местности, измерить стороны в1 и в2 и угол β, образованный этими сторонами и тогда длину линии АВ получим по формуле:

D AB в12 в22 2в1в2 cos.