Высотомеры принцип работы высотомера

1. Высотомеры, основанные на принципе подобия треугольников (высотомеры: Фаустмана, Вейзе, Христена, маятниковый высотомер, измерение вы­сот мерной вилкой).

2. Высотомеры, базирующиеся на тригонометрических построениях (высо­томер Блюме—Лейсса, американский высотомер Хага, эклиметр).

3. Высотомеры, основанные на оптическом прицеле (оптический высото­мер автора настоящего учебника).

Зеркальный высотомер Фаустмана представляет собой прямо­угольную дощечку размером 10 х 15 см.

У высотомера имеются два дио­птра: глазной и предметный. В пазах, выпиленных поперек дощечки высо­томера, есть выдвижная пластинка, по краям пазов на дощечке нанесены деления, к концу пластинки при­креплен отвес. Выдвижную пла­стинку можно вставлять в паз обо­ими концами. Деления на ней соот­ветствуют расстоянию до измеряемого дерева.

Если выдвижная пластинка кон­цом, к которому прикреплен отвес, обращена вниз, отсчеты производят по ее левой стороне, если вверх - по правой.

У нижнего края дощечки имеется третья (продольная) шкала, на кото­рую нанесены деления для определения высоты дерева. При визировании через диоптры высотомера на вершину дерева получа­ются два подобных треугольника, у которых две стороны взаимно перпенди­кулярны. На продольной шкале отвес отсекает деление, определяющее число метров, равное высоте дерева, минус часть, равную расстоянию от земли до глаза наблюдателя.

Точность измерения зеркальным высотомером ±0,3 м.

Высотомер Христена. В Скандинавских странах и США широко приме­няется высотомер Христена. На этом рисунке отвесная линия ab параллельна стволу стоящего дерева АВ. Следовательно, треугольник АО В подобен треугольнику аОЬ и

АВ: АС = ab: ас, .

Высотомер Вейзе. Высотометр Блюме — Лейеса. Высотометр Блюме — Лейеса имеет корпус а в виде сектора круга (рис. 7). Глазной с и пред­метный b диоптры расположены в концах верхней грани кор­пуса высотомера. Рядом с предметным диоптром находится спускной крючок d, который закрепляет в нужном положении маятник высотомера. В верхней части корпуса имеется вырез k, через который пропускают большой палец руки при визирова­нии на вершину дерева.

Устройство высотомера маятниковой конструкции, каким яв­ляется высотомер Блюме - Лейсса, основано на тригонометри­ческих расчетах.

Предположим, надо измерить высоту дерева Отойдем от дерева на расстояние АВ = 10 м и из точки А будем визировать на вершину измеряемого дерева. При этом маятник высотомера, обозначенный на ри­сунке линией om займет вертикальное положение. Маятник и визирная трубка образуют угол, равный углу АСВ. Оба эти угла на рисунке обозна­чены через α. Отношение длины АВ к длине линии ВС составляет тангенс угла α. Длина линии АВ принимается постоянной, равной 10 м.

Широко используемый эклиметр для определения высот де­ревьев имеет трудно просматриваемый в прорезь качающийся диск и требует применения специальных таблиц или номограмм, позволяющих по величине угла в градусах и расстоянию в мет­рах от дерева найти его высоту. Он состоит из двух металлических коробок: четырехгранной, вытянутой и цилиндрической. На одном конце вытянутой коробки имеется предметный диоптр из тонкой проволоки, на другом – глазной диоптр в виде узкой щели. К этому же концу припаяна оправа с лупой. В цилиндрическую коробку заключено вращающееся колесо. По ободку колеса нанесены деления, по 60° в ту и дру­гую сторону от нуля. На том месте, где должно было быть де­ление 90°, к колесу припаян кусок свинца, вследствие чего ра­диус круга, проходящий через деление 90°, занимает отвесное положение, а нулевой радиус - горизонтальное.

В цилиндрической коробке имеется вырез, через который видны градусные деления колеса, и кнопка, при помощи кото­рой колесо освобождают от пружины. При горизонтальном по­ложении вытянутой коробки в лупу видно деление 0°, при на­клоном - деление, определяющее величину угла наклона.

Для определения высоты дерева сначала от него отмеряют расстояние равное 10; 15 или 20 м. Выбрав одно из этих рас­стояний, через диоптры визируют на вершину дерева и отсчиты­вают по эклиметру величину угла между горизонтальным поло­жением и линией визирования.

Этот способ определения высоты дерева основан на том, что отношение высоты дерева Н, уменьшенной на величину h, равную расстоянию от земли до глаза наблюдателя, к расстоянию А от дерева до пункта, из ко­торого визируют на вершину дерева, является тангенсом угла α, образуе­мого горизонтальным проложенном и линией визирования:

,

откуда

Н – h = tg α · A,

Чтобы при измерении высоты не делать каждый раз вычислений, для углов разной величины найдены тангенсы и перемножены на расстояния А, равные 10; 15 и 20 м. В полученные величины вводится поправка h на рас­стояние от земли до глаза наблюдателя, равная 1,5 м.

Измерение высот мерной вилкой. Высоту деревьев опреде­ляют также с помощью мерной вилки (рис. 18). Для этого на ее подвижную ножку наносят деления, а на неподвижную при­вязывают шнур отвеса. Место прикрепления шнура отвеса должно совпадать с нулевым делением на подвижной ножке, когда она вплотную придвинута к неподвижной.

При визировании по неподвижной ножке на вершину дерева получим два прямоугольных треугольника: АВС и αbc. У этих треугольников две сто­роны взаимно перпендикулярны, следовательно, они подобны.