Берем в руки дальномер, когда важно точное расстояние! Оптические дальномеры Виды дальномеров и принципы их работы.

В дальномерах измеряется не сама длина линии, а некоторая другая величина, относительно которой длина линии является функцией.

В геодезии применяют 3 вида дальномеров:

• оптические (дальномеры геометрического типа),
• электрооптические (светодальномеры),
• радиотехнические (радиодальномеры).

Геометрическая схема оптических дальномеров. Пусть требуется найти расстояние АВ. Поместим в точку А оптический дальномер, а в точку В перпендикулярно линии АВ - рейку.

Обозначим: l - отрезок рейки GM,
φ - угол, под которым этот отрезок виден из точки А.

Из треугольника АGВ имеем:

(4.31)

D = l * Ctg(φ). (4.32)

Обычно угол φ небольшой (до 1 o) , и, применяя разложение функции Ctgφ в ряд, можно привести формулу (4.31) к виду (4.32). В правой части этих формул два аргумента, относительно которых расстояние D является функцией. Если один из аргументов имеет постоянное значение, то для нахождения расстояния D достаточно измерить только одну величину. В зависимости от того, какая величина - φ или l, - принята постоянной, различают дальномеры с постоянным углом и дальномеры с постоянным базисом.

В дальномере с постоянным углом измеряют отрезок l, а угол φ - постоянный; он называется диастимометрическим углом.

В дальномерах с постоянным базисом измеряют угол φ, который называется параллактическим углом; отрезок l имеет постоянную известную длину и называется базисом.

Нитяной дальномер с постоянным углом. В сетке нитей зрительных труб, как правило, имеются две дополнительные горизонтальные нити, расположенные по обе стороны от центра сетки нитей на равных расстояниях от него; это - дальномерные нити (рис.4.25).

Нарисуем ход лучей, проходящих через дальномерные нити в трубе Кеплера с внешней фокусировкой. Прибор установлен над точкой А; в точке В находится рейка, установленная перпендикулярно визирной линии трубы. Требуется найти расстояние между точками А и В.

Построим ход лучей из точек m и g дальномерных нитей. Лучи из точек m и g, идущие параллельно оптической оси, после преломления на линзе объектива пересекут эту ось в точке переднего фокуса F и попадут в точки М и G рейки. Расстояние от точки A до точки B будет равно:

D = l/2 * Ctg(φ/2) + fоб + d, (4.33)

где d - расстояние от центра объектива до оси вращения теодолита;
f об -фокусное расстояние объектива;
l - длина отрезка MG на рейке.

Обозначим (f об + d) через c, а величину 1/2*Ctg φ/2 - через С, тогда

D = C * l + c. (4.34)

Постоянная С называется коэффицентом дальномера. Из Dm"OF имеем:

Ctg φ/2 = ОF/m"O; m"O= p/2; Ctg φ/2 = (fоб*2)/p,

где p - расстояние между дальномерными нитями. Далее пишем:

С = f об /p. (4.35)

Коэффициент дальномера равен отношению фокусного расстояния объектива к расстоянию между дальномерными нитями. Обычно коэффицент С принимают равным 100, тогда Ctg φ/2 = 200 и φ = 34.38". При С = 100 и fоб = 200 мм расстояние между нитями равно 2 мм.

Измерение нитяным дальномером наклонного расстояния. Пусть визирная линия трубы JK при измерении расстояния АВ имеет угол наклона ν, и по рейке измерен отрезок l (рис.4.26). Если бы рейка была установлена перпендикулярно визирной линии трубы, то наклонное расстояние было бы равно:

D = l 0 * C + c.

Но l 0 = l*Cos ν, поэтому

D = C*l*Cosν + c. (4.36)

Горизонтальное проложение линии S определим из Δ JKE:

S = D*Cosν или

S= C*l*Cos2ν + c*Cosν. (4.37)

Для удобства вычислений принимаем второе слагаемое равным с*Cos2ν ; поскольку с величина небольшая (около 30 см), то такая замена не внесет заметной ошибки в вычисления. Tогда

S = (C * l + c) * Cos 2 ν, или

S = D"* Cos2ν. (4.38)

Oбычно величину (C*l + c) назыывают дальномерным расстоянием. Обозначим разность (D" - S) через ΔD и назовем ее поправкой за приведение к горизонту, тогда

где ΔD = D" * Sin 2 ν. (4.39)

Угол ν измеряют вертикальным кругом теодолита; причем при поправка ΔD не учитывается. Точность измерения расстояний нитяным дальномером обычно оценивается относительной ошибкой от 1/100 до 1/300.

Кроме обычного нитяного дальномера существуют оптические дальномеры двойного изображения.

Скачать с Depositfiles

2.3 Краткая характеристика приборов для измерения длин линий

Как указывалось в первой лекции, по физической природе носителей информации , геодезические приборы для измерения длин (вариант 1) в соответствии с принципом, положенным в основу измерения, можно разделить на:

— механические,

— оптические,

— основанные на физических методах определения расстояний.

Дадим краткую характеристику механическим, оптическим и электронным приборам для измерения длин линий, а потом детально рассмотрим некоторые из них.

2.3.1 Механические мерные приборы

Механические мерные приборы представляют собой линейные меры различной длины, изготавливаемые чаще всего из металла (углеродистая сталь, нержавеющая сталь, инвар и другие сплавы) или из фибергласса (стеклопластика) с капроновым кордом в виде лент , рулеток , проволок и т.п., служащие для непосредственного измерения длины линиипутем последовательного отложения длины мерного прибора в створе измеряемой линии . Результаты измерения получают суммированием количества отложений в принятых единицах измерений.

Для справки .

Инвар (лат. invariabilis - неизменный) - сплав, состоящий из никеля (Ni, 36 %) и железа (Fe, остальное). Именуется как FeNi36, 64FeNi в США, российские аналоги именуются по ГОСТ как 36Н.

«Invar» - зарегистрированная торговая марка компании ArcelorMittal, но сплавы с таким составом изготавливаются и другими компаниями.

Первый из открытых инварных сплавов, состав которого был найден швейцарским ученым Ш. Гийомом в 1899 году. В 1920 году он получил Нобелевскую премию по физике за открытие важного сплава для производства точных инструментов и приборов.

Инвар имеет однофазную внутреннюю структуру. Плотность 8130 кг/м³, температура плавления 1425°C. Сплав обладает малым температурным коэффициентом линейного расширения и практически не расширяется в интервале температур от −100 до +100 °C. Его коэффициент теплового расширения ~1,2·10−6/°C в интервале температур от −20 до 100 °C. Очень чистый сплав (с содержанием кобальта менее 0,1 %) имеет ещё меньший коэффициент линейного расширения 0,62-0,65·10−6/°C.

Используется в точном приборостроении для изготовления мерных проволок в геодезии, эталонов длины, деталей часовых механизмов (балансиров хронометров, пружин), деталей барографов и высотомеров, несущих конструкций лазеров и др. Применялся в трубе космического телескопа «Астрон». Стоек против коррозии, хорошо обрабатывается механически.

Например, инварная проволока стандартной длины 24 м при изменении температуры на 1° C изменит свою длину всего лишь на 0.0288 мм, а при изменении температуры на 20° C – на 0.576 мм.

Существует также целый ряд разных других прецизионных сплавов (иновко, ковар, дилвер, ловар, элинвар), имеющих различные характеристики.

Измерения производят либо по поверхности земли (рис. 2.2,а), либо подвешивая мерный прибор на небольшой высоте (1.0–1.5 м) на специальных штативах (рис. 2.2,б). В обоих случаях вместо прямой – кратчайшего расстояния между конечными точками – измеряют некоторую ломанную линию (рис. 2.2,в). Поэтому для получения горизонтального проложения измеряют углы наклона ν линии или отдельных ее частей.

Рис. 2.2 – Вариант измерения длин линий металлическими рулетками, мерными лентами и мерными проволоками

Одним из наиболее простых по устройству мерных приборов является землемерная лента (рис. 2.3), предназначенная для измерения длин с невысокой точностью, характеризующейся относительной погрешностью порядка 1:1000 – 1:2000. В настоящее время землемерные ленты практически не используются, за исключением студентов первого курса геодезических специальностей. Стоит, однако, заметить, что почти во всем мире, в том числе и в США, Великобритании, Австралии, в университетских курсах металлические ленты и рулетки, а также методика измерения и обработка результатов измерения с их использованием, являются обязательным разделом рабочей программы курса.

Металлические рулетки (рис. 2.4) являются достаточно употребительным в геодезии мерным прибором. В Украине в основном используются рулетки российского и зарубежного производства.

Рулетки предназначены для измерения коротких линий при маркшейдерских, топографо-геодезических и строительных работах. Рулетки бывают стальные длиной 10, 20, 30, 50 м и более и тесьмяные длиной 5, 10 и 20 м.

В инженерно-геодезических работах используются металлические рулетки:

— в закрытом корпусе типа РЗ (рис. 2.4, а),

— на крестовине типа РК (рис. 2,4 б),

— на вилке типа РВ (рис. 2.4, в) и др.

В маркшейдерской практике чаще применяются горные рулетки на вилке или крестовине типов РГ-20, РГ-30 и РГ-50, изготавливаемые из нержавеющей стали, обладающие высокими механическими свойствами и большой коррозионной стойкостью.

Металлические рулетки представляют собой полосу из стали (реже — инвара), на которой нанесены сантиметровые или миллиметровые деления. По точности нанесения шкал рулетки делятся на 1-й, 2-й и 3-й классы. Точность измерения длин линий стальной рулеткой достигает 1: 50 000 и выше.

Для грубых измерений, когда можно пренебрегать погрешностями в несколько сантиметров (например, при съемке ситуации), используются тесьмяные рулетки в пластмассовых или металлических футлярах. Тесьмяная рулетка выполнена в виде полотняной полосы с проволочной стабилизирующей основой, окрашенной масляной краской, на которой отпечатаны сантиметровые деления и подписи дециметров и метров. Точность ее невелика, так как тесьма со временем вытягивается; кроме того, прочность этих рулеток значительно меньше, чем стальных. В маркшейдерском деле тесьмяные рулетки применяются при замерах горных выработок.

Рулетки в зависимости от класса точности и материала изготовления обеспечивают производство линейных измерений с относительными погрешностями от 1:2000 до 1:20000.

Рулетки с учетом их технических характеристик, рекомендуется использовать для различных геодезических работ: измерение линий, разбивочные работы, поэтажное распространение отметок, исполнительные съемки, различные обмеры габаритов конструкций и др.

Достоинства рулеток: компактность, малый вес, простота устройства и эксплуатации при сравнительно высокой точности измерений, особенно коротких линий.

Недостатки – большая трудоемкость при измерении отдельных линий, необходимость расчистки трассы, вешения, измерения углов наклона отдельных участков линий и т.п.

Мерные проволоки (рис. 2.5) предназначены для точных и высокоточных линейных измерений .

При точных и высокоточных линейных измерениях применяют стальные и инварные проволоки длиной 24 и 48 м, диаметр проволоки- 1,65 мм. На обоих концах проволоки расположены шкалы длиной 8-10 см с миллиметровыми делениями (рис. 2.5, а).

Измерение длин линий мерными проволоками производится по кольям или по целикам, устанавливаемым на штативах в створе линий. При измерениях проволока подвешивается на блочных станках под натяжением 10-килограммовых гирь (рис. 2.5, б). Пролеты между целиками или кольями измеряют несколько раз. Отсчеты по обеим шкалам проволоки производят одновременно с точностью до 0,1 мм.

Наиболее известными приборами этого типа являются базисные приборы БП-1, БП-2 и БП-3 с инварными проволоками, которые используются для измерения базисов в сетях триангуляции и длин сторон в полигонометрии, а также при точных инженерно-геодезических работах. В зависимости от числа проволок в комплекте, условий и методики измерений точность линейных измерений стальными проволоками колеблется от 1:10000 до 1:25000, а инварными проволоками- от 1:30000 до 1:1000000.

В настоящее время в связи с появлением электронных измерительных приборов, обеспечивающих практически такую же точность измерений, мерные проволоки в геодезии практически не используются.

2.3.2 Оптические дальномеры

При выполнении работ в труднодоступных районах – в таёжной заболоченной местности, в горах, в городских условиях – единственно возможным средством для измерения расстояний являются геодезические дальномеры , которые подразделяют на:

— геометрические или оптические,

— электронные или электромагнитные.

Оптический дальномер представляет собой оптико-механическое устройство, принцип действия которого основан на решении параллактического треугольника, образуемого базой и параллактическим углом (рис. 2.1)

Из параллактического треугольника искомое расстояние будет равно

(2.3)

Одну из величин ( или ) принимают постоянной, другую измеряемой. В зависимости от того, что известно, различают следующие оптические дальномеры:

— с постоянным углом и переменной (измеряемой) базой ;

— с постоянной базой и переменным (измеряемым) углом .

Конструктивно оптические дальномеры могут быть выполнены в виде насадки на зрительную трубу, самостоятельного прибора, встроенного узла или в виде одного из элементов зрительной трубы. В настоящее время из оптических дальномеров в основном используется нитяный дальномер с постоянным углом . Однако в студенческой практике используются также приборы с постоянным базисом, такие, например, как рейка Балла.

2.3.2.1 Оптический дальномер с постоянным параллактическим углом и измеряемой базой

На рис. 2.7 показан принцип действия оптического дальномера с постоянным параллактическим углом.

Наиболее распространенным среди оптических дальномеров с постоянным параллактическим углом является нитяный дальномер , постоянный угол которого образуют лучи, проходящие через два дальномерных штриха сетки нитей и узловую точку объектива зрительной трубы геодезического прибора (рис. 2.8).

Сетка нитей представляет собой систему штрихов, расположенных в плоскости изображения, даваемого объективом зрительной трубы. Основные штрихи сетки нитей предназначены для наведения трубы на цель в горизонтальной и вертикальной плоскости. Через точку пересечения основных штрихов проходит визирная ось зрительной трубы. Дальномерные штрихи нанесены симметрично относительно перекрестия основных штрихов и служат для определения расстояния по рейке, являющейся линейной мерой. Дальномерная рейка – это деревянный брусок длиной 3-4 м, толщиной 2 см и шириной 8 см со шкалой сантиметровых или иных делений.

Если в точке установить прибор, а в точке – рейку с сантиметровыми делениями, то визирные лучи и от дальномерных штрихов, пройдя через объектив, пересекутся в переднем главном фокусе объектива, образовав постоянный угол , и отметят на рейке отрезок , являющийся дальномерным отсчетом.

В наше развитое время, в огромном потоке информации современному человеку зачастую трудно уследить за всеми новшествами и изобретениями, поэтому о некоторых полезных приборах многие люди даже и не слышали, не говоря уже о владении ими. Например, длительное время в России, чтобы измерить расстояние до нужной цели, применялись дальномерные шкалы на биноклях и оптических прицелах. Такой способ был далеко не идеален, при своей простоте, он давал не надежные и не точные сведения, к тому же наблюдатель должен был знать точные размеры ориентира, что, например в чистом поле, было далеко не легким условием. Выходом из таких ситуаций стал дальномер, портативный, точный и чрезвычайно простой в управлении прибор.

Дальномер - это измерительное устройство, служащее для точного определения расстояния от наблюдателя до объекта измерения. Дальномеры по типу действия делятся на пассивные и активные, а эти два типа, в свою очередь делятся на следующие виды.

Активные:
1. Звуковые дальномеры.
2. Световые дальномеры.
3. .

Пассивные:
1. Оптические дальномеры.
2. Нитяные дальномеры.
3. Монокулярные дальномеры.
4. Стереоскопические дальномеры.

Отличие пассивного дальномера от активного заключается в принципе его работы. Принцип работы активного дальномера заключается в измерении времени, которое затрачивает посланный дальномером сигнал для прохождения расстояния до объекта и обратно. Скорость распространения сигнала (скорость света или звука) считается известной. Измерение расстояний дальномерами пассивного типа основано на определении высоты h равнобедренного треугольника ABC, например по известной стороне AB = l (базе) и противолежащему острому углу b, так называемому параллактическому углу. При малых углах b (выраженных в радианах) h = l/ b. Одна из величин, l или b, обычно является постоянной, а другая - переменной (измеряеммой).

Кому нужен дальномер?

Особо широкое применение прибор нашел в инженерной геодезии, дальномер не заменимый помошник при строительстве путей сообщения, гидротехнических сооружеиях, линий электропередач, в военном деле он незаменим для определения расстояния до целей, в фотографии для точной и быстрой фокусировки, в туризме, в сельском хозяйстве, в системах бомбометания, в навигации, в астрономических исследованиях, в охотничье-стрелковых целях и конечно же дальномер занимает отдельную нишу в строительной деятельности.

Производители дальномеров

Впервые человечество узнало и увидело в продаже дальномеры на Западе в 1992 году, они были выпущены с безопасным лазером, но стоимость таких дальномеров было чрезвычайно высока и составляла несколько тысяч долларов. И только в 1996 году дальномеры стали реально доступны для широкого потребителя. С тех самых пор многие фирмы стали активно работать в этом направлении - это Nikon, Newcon, Bushnell, Bosch, Swarovski и Leica, которой и удалось захватить лидирующие позиции на рынке. Leica имеет шесть базовых моделей, а также одну модель выполненную в виде бинокля, остальные модели представляют собой монокуляры, приборы с одним оптическим каналом. Оптика приборов фирмы , превосходит всех имеющихся производителей мира. Качество картинки просто неповторимое, просветление на порядок лучше, чем у других приборов, а картинка очень четкая и ясная, практически без искажений. На сегодняшний день Leica лидер не только по качеству, но и по возможностям, они имеют герметичный заполненный инертным газом корпус. Так же данные о замере выводятся в поле зрения в виде светящихся цифр, что очень удобно при работе в сумерках.

Опти́ческий дальноме́р

• - прибор для косвенных измерений расстояний до объектов. По принципу действия Д. подразделяются на 2 осн. группы. 1-ю гр. составляют оптические Д....

  Естествознание. Энциклопедический словарь

• - прибор для определения расстояний без непосредственных измерений на местности...

  Словарь военных терминов

• - дальноме́р прибор для определения расстояний до наблюдаемых объектов без непосредственных измерений на местности, в пространстве...

  Энциклопедия техники

• - прибор для определения расстояний без непосредственного промера их на местности. Дальномер. Имеются разные системы Д.: акустические, оптические, механические...

  Морской словарь

• - сетка нитей в трубе геодезического инструмента, устроенных для определения расстояний путем отсчетов по рейке при визировании, без непосредственного измерения этих расстояний...

  Технический железнодорожный словарь

• - геометрический дальномер, использующий для определения расстояний оптические элементы. Источник: "Дом: Строительная терминология", М.: Бук-пресс, 2006...

  Строительный словарь

• - прибор для определения расстоянии до объектов без непосредств. измерений на местности. Различают оптические дальномеры, светодальномеры и радиодальномеры...

  Большой энциклопедический политехнический словарь

• - Прибор, служащий для определения расстояния без непосредственного его измерения...

  Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона

• - прибор для измерения расстояний. Широко применяется в инженерной геодезии, при топографической съёмке, в военном деле, в навигации, в астрономических исследованиях, в фотографии...

  Большая Советская энциклопедия

• - прибор для косвенных измерений расстояний до объектов. По принципу действия дальномеры подразделяются на 2 основные группы. 1-ю группу составляют оптические дальномеры...

  Большой энциклопедический словарь

• - ; мн. дальноме/ры, Р....

  Орфографический словарь русского языка

• - ДАЛЬНОМЕ́Р, -а, муж. Прибор для определения расстояния...

  Толковый словарь Ожегова

• - ДАЛЬНОМЕ́Р, дальномера, муж. . Оптический прибор для определения расстояния до отдельных видимых предметов. Бинокль с дальномером...

  Толковый словарь Ушакова

• - дальноме́р м. Прибор для определения расстояния от наблюдателя до отдаленного предмета без непосредственного измерения на местности...

  Толковый словарь Ефремовой

• - ...

  Орфографический словарь-справочник

• - дальном"...

  Русский орфографический словарь

"оптический дальномер" в книгах

X ОПТИЧЕСКИЙ ТЕЛЕГРАФ

Из книги Кулибин автора Кочин Николай Иванович

X ОПТИЧЕСКИЙ ТЕЛЕГРАФ езадолго до своей кончины Екатерина захотела, чтобы Кулибин занялся устройством оптического телеграфа. В реестре технических изобретений по этому поводу Кулибиным занесено:«Сыскано мною и здесь внутреннее расположение машины телеграфа,

Дальномер

автора Коллектив авторов

Дальномер Дальномер – прибор, предназначенный для измерения расстояний в инженерной геодезии при строительстве различных сооружений, линий электропередач, в топографии, военном деле, навигации, фотографии, астрономических исследованиях.Эти приборы имеют различные

Нитяной дальномер

Из книги Большая энциклопедия техники автора Коллектив авторов

Нитяной дальномер Нитяной дальномер представляет собой один из видов оптического дальномера.Состоит из зрительной трубы, в поле зрения которой размещена сетка нитей, состоящая из трех горизонтальных нитей, две из которых симметричны относительно средней, называемые

Стереоскопический дальномер

Из книги Большая энциклопедия техники автора Коллектив авторов

Стереоскопический дальномер Стереокопический дальномер – прибор, характеризуемый как оптический дальномер, представляющий собой двойную зрительную трубу с наличием двойных окуляров.Разработан прибор на принципе стереоскопического эффекта, при этом исследования

Оптический диск

Из книги Большая энциклопедия техники автора Коллектив авторов

Оптический диск Оптический диск – сконструированный в форме диска оптический накопитель, в котором считывание и запись данных производится лазером при помощи луча света.Магнитооптический диск – оптический диск, позволяющий многократно перезаписывать данные. В

СПЕКТР ОПТИЧЕСКИЙ

Из книги Астрономия автора Брейтот Джим

СПЕКТР ОПТИЧЕСКИЙ Свет звезды состоит из непрерывного спектра цветов. Спектр солнечного света можно видеть в радуге или пропустив луч света через призму и наблюдая выходной луч на экране. В обоих случаях наблюдается непрерывная полоса цветов от красного и оранжевого