Принцип работы дальномера оптического. Лекция оптический дальномер с постоянным параллактическим углом и измеряемой базой. Физические основы измерений и принцип действия
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.
Дальномер – это устройство, которое предназначено для определения точного расстояния от наблюдателя до конкретного объекта. Прибор просто необходим в инженерной геодезии, строительстве линий передач и путей сообщения, сельском хозяйстве, туризме, навигации, военном деле…
Классификация приборов для определения дальности
Когда и где появились первые измерители дальности? Впервые в продаже это приспособление вышло в 1992 году на Западе, но его стоимость доходила до нескольких тысяч долларов. И только спустя четыре года эти устройства стали доступны более широкому кругу пользователей. Затем уже многие фирмы стали работать в данном направлении. А сегодня разновидностей этого инструмента довольно много, самые точные используют принцип лазера в работе, известной моделью считается дальномер лейка (Leica), в ассортименте имеются и другие приборы похожего назначения, например, на лазерах.
В чем же заключается принцип действия? Модели активного типа измеряют расстояние при помощи времени, затраченного посланным сигналом на прохождение пути до объекта и обратно . Скорость, с которой данный сигнал распространяется, предварительно, естественно, известна (звуковая и световая скорость). Определение расстояния с помощью пассивных вариантов прибора основано на вычислении высоты равнобедренного треугольника. Активные делят на три типа: звуковые, световые, лазерные. А пассивные на два: оптические и нитяные.
Дальномеры активного типа – изучаем работу инструментов
Звуковые модели измеряют расстояние до предметов, которые отражают звуковые волны. Работают по принципу эхолокатора, то есть сначала происходит излучение короткого звукового импульса, который имеет очень высокую частоту. Затем включается микрофон, и происходит отсчет времени, за которое звуковой импульс вернется обратно, отразившись от какого-либо объекта. Когда вернувшийся сигнал достигнет датчика, будет известен результат. Световые типы приспособления для измерения расстояния используют модуляции света по яркости с постоянной или же переменной частотой.
Расстояние высчитывается за счет разности фаз между отраженным и посланным светом. Для этого требуется наличие сложных электронных и электрических устройств в приборе. Именно с помощью световых моделей было установлено точное расстояние от Земли до Луны. Лазерные инструменты включают в себя главные элементы устройства – отражатель и излучатель. При помощи специальных функциональных клавиш можно задать точку отсчета и пользоваться всеми программными возможностями прибора. Также некоторые модели оснащены дополнительными функциями – отражательная панель для проверки, измерение температуры воздуха, выбор системы измерений, настройка автоматического отключения, индикатор батареи.
В процессе работы с лазерным приспособлением не требуется помощь второго человека, как, например, в случае с . Для того чтобы вычислить расстояние до определенного объекта, необходимо навести на него лазерный луч. Устройство измеряет время, за которое луч проходит от него до объекта, а после его отражения возвращается обратно. В результате производятся подсчеты, и данные выводятся на экран. Измерять можно как горизонтальные, так и вертикальные плоскости. С помощью лазерного дальномера можно также измерить объем помещения и его общую площадь.
Кроме того, такое устройство дает уникальную возможность измерить лишь определенный фрагмент стены, а не всю ее полностью. Можно также определить ширину и высоту объекта.
Огромным плюсом является то, что лазерный прибор может вычислить среднее значение нескольких измерений, а точность при этом будет на очень высоком уровне. Также имеется возможность узнать площадь и круглых предметов, а не только прямоугольных или квадратных. Если помещение имеет наклонный потолок, то инструмент определит не только площадь, но и угол наклона, и длину ската. Все измерения можно проводить на расстоянии до 200 метров. В случае, если прибор необходим вам для измерения исключительно только помещений, достаточно будет приобрести устройство, дальность измерений которого не превышает 50 метров. Если вы собираетесь работать с большими расстояниями, то необходимо также воспользоваться штативом и отражающей пластиной, это позволит получить более точные результаты. Но не все модели могут крепиться на штатив, это нужно уточнять у продавца.
Основные характеристики лазерных инструментов зависят не только от конструкции, например, диапазон измерения зависит от мощности источника излучения и от внешних условий работы, например, на дальность влиять будет освещение. Стоит отдельно отметить, что она снижается, если измерения проводятся под открытым небом. У бытовых моделей наблюдаются небольшие погрешности, и эти погрешности возрастают при измерениях на больших расстояниях. Но даже такие варианты лазерных устройств сравнительно дорогие.
Меряем дальность пассивными методами
Оптический дальномер может быть двух типов – стереоскопический и монокулярный. Несмотря на то, что они отличаются по конструкции деталей, основная схема у них одинаковая, кроме того, принципы работы идентичны. По двум известным углам треугольника, а также одной известной стороне определяется его неизвестная сторона. Два телескопа строят изображение объекта. Кажется, что объект наблюдается в разных направлениях. Кроме того, такие приборы могут быть как с полным наложением полей, так и с половинным – верхняя половина изображения от одного телескопа объединяется с нижней половиной другого.
Монокулярные модели являются разновидностью оптических, работают также по принципу совмещения изображений, очень часто встраиваются в фототехнику для получения более резкого изображения . Преимущества монокулярных дальномеров в том, что нет необходимости в точной горизонтальной наводке, а изображение при измерении смещается как в правом, так и в левом поле. К недостаткам монокулярных приборов относится высокая утомляемость оператора, так как работа производится одним глазом, также с ними практически невозможна работа с движущимися объектами, а объекту нужно иметь четкую образующую, которая расположена на девяносто градусов к линии раздела поля, иначе точность измерения значительно снизится.
Стереоскопические модели также являются разновидностью оптических, имеют двойную зрительную трубу. В фокальной плоскости находятся метки, и изображение объекта совмещается с изображением этих меток, расстояние полностью пропорционально смещению компенсатора. Основное преимущество стереоскопического инструмента над монокулярным – более точные измерения расстояния. Именно они используются для того, чтобы определить дальность, а также высоту полета и его угловые координаты. Самые мощные стереоскопические приборы способны работать на расстояния до 50 000 метров, что же касается измерения высоты, то здесь цифры немного меньше – до 20 000 метров.
Нитяной вариант измерителей дальности – самый простой вид инструмента подобного назначения, имеющий постоянный параллактический угол, именно поэтому можно сделать такой дальномер своими руками, если вдруг вам понадобилось измерить дальность, а бегать по магазинам нет времени, или жаль денег. Он может определять расстояния до 300 метров. В качестве базы у данного устройства используется нивелирная рейка, имеющая сантиметровое деление, а в поле зрения трубы видны специальные линии. Принцип работы: для точного определения расстояния подсчитывается число делений, которые находятся между линиями, а искомым, в конечном итоге, будет расстояние в метрах. Нитяной прибор имеет очень простую конструкцию и очень простой принцип работы, он также способен вычислить расстояние без особых погрешностей. Но электронный дальномер по своей точности всё-таки выигрывает.
Спектр применения дальномера невероятно широк. Прибор поможет определить не только дистанцию до дичи, но и ширину водоёма, расстояние до ориентира, высоту дерева и т.п. Игрок в гольф сможет оценить расстояние до лунки, а инженер - размеры строительной площадки.
Залог успешной работы или отдыха - правильно подобранные аксессуары. Здесь мы поможем вам подобрать дальномер, с которым вы не захотите расставаться.
Характеристики оптического дальномера
Две ключевые характеристики - измеряемая дистанция и уровень защищённости от воздействия среды.
Уровень защищённости
Практически любой прибор этого класса будет грязе- и водостойким. Но водостойкость и водонепроницаемость - не одно и то же: бюджетный оптический дальномер выдержит дождь и брызги, а дорогой продолжит работать и после падения в воду целиком.
Собираетесь макать дальномер в воду и возить в грязи? Ищите стандарт защиты не ниже IP67 (Nikon Prostaff 7i).
Дополнительный функционал менее важен, но может сыграть решающую роль при выборе между несколькими аналогичными моделями. Оптический дальномер может обладать следующими функциями:
Термометр и барометр
Температура и давление - базовые параметры для расчёта баллистической поправки при стрельбе на средние и большие дистанции.
Не менее полезны они будут рыбаку - от них зависит клёв - и туристу, предчувствующему грозу.
Уклономер
Даёт несколько важных преимуществ: расчёт горизонтального расстояния, высоты и всё ту же баллистическую поправку - на сей раз, угловую.
Важно помнить, что при измерении высоты к результату понадобится прибавить ваш рост.
Измерение скорости
Редкая, но полезная функция для охотников и рыбаков.
Оптический дальномер измеряет относительную скорость независимо от того, кто движется: цель или вы сами. Так, вы легко определите свою собственную скорость, наведя прибор на берег.
Ближняя и дальня цель
Режим выполняет две задачи: измерить расстояние до далёкой цели, игнорируя попутные ветки и кусты, или до ближней цели, слишком маленькой для автофокуса.
Непрерывное сканирование
Будет полезно для "ведения" движущейся цели или просто последовательных измерений дистанции до нескольких объектов.
Баллистический калькулятор
Встречается только у дорогих моделей, но значительно облегчит вам жизнь: оптический дальномер сам посчитает поправку, и вам останется только ввести данные в прицел.
Как выбрать оптический дальномер?
Кто вы? Умелый охотник? Опытный турист? Заядлый рыбак? Или дальномер вам нужен для работы - проектирования, контроля или картографирования? Для каждого из этих случаев потребуется свой прибор.
Для охотников важны дополнительные функции: расчёт горизонтальной дистанции и уклона, температуры, режим ближней и дальней цели. А вот дистанция измерений нужна небольшая - до 500 метров: дальше охотничьи ружья всё равно не берут.
Для туристов потребуется гораздо большая дистанция: от 1000 метров и более. Такой оптический дальномер позволит определить расстояние до ближайших ориентиров и найти своё местоположение по карте - на случай, если навигатора с собой не оказалось.
Для рыбаков дистанция и функционал отходят на второй план: главное, чтобы прибор выдержал падение в воду. И, желательно, всплыл обратно. Также может пригодиться функция измерения скорости, температуры и давления.
Для спортсменов понадобятся средние дистанции - около 1000 метров, а также особые функции. Например, режим "Гольф" у Nikon Laser Rangefinder 1000 AS выводит сразу несколько данных: горизонтальное и реальное расстояния и высоту.
Для инженеров , геодезистов и строителей потребуется функция уклономера, позволяющая определять высоту строений, зато можно ограничиться 500 метрами.
Цена оптического дальномера
На стоимость оптического дальномера влияют, в первую очередь, дополнительные функции. Если главное для вас - расстояние измерений, вы легко найдёте себе бюджетную модель, не опасаясь потерять в качестве. А если вы хотите купить оптический дальномер для ответственной работы или любимого хобби - все ваши вложения окупятся сторицей!
Оптический дальномер – это оптический прибор, применяемый для измерения расстояний до объектов. По принципу действия дальномеры подразделяются на две основные группы, геометрического и физического типов. Первую группу составляют геометрические дальномеры. Измерение расстояний дальномером такого типа основано на определении высоты h равнобедренного треугольника ABC (схема 10) например по известной стороне АВ = I (базе) и противолежащему острому углу.. Одна из величин, I или., обычно является постоянной, а другая - переменной (измеряемой). По этому признаку различают дальномеры с постоянным углом и дальномеры с постоянной базой. Дальномер с постоянным углом представляет собой подзорную трубу с двумя параллельными нитями в поле зрения, а базой служит переносная рейка с равноотстоящими делениями. Измеряемое дальномером расстояние до базы пропорционально числу делений рейки, видимых в зрительную трубу между нитями. По такому принципу работают многие геодезические инструменты (теодолиты, нивелиры и др.). Относительная погрешность нитяного дальномера - 0,3-1%. Более сложные оптические дальномеры с постоянной базой, построены на принципе совмещения изображений объекта, построенными лучами прошедшими различные оптические системы дальномера. Совмещение производится с помощью оптического компенсатора, расположенного в одной из оптических систем, а результат измерения прочитывается по специальной шкале. Монокулярные дальномеры с базой 3-10 см широко применяются в качестве фотографических дальномеров. Погрешность оптических дальномеров с постоянной базой менее 0,1% от измеряемого расстояния. Принцип действия дальномера физического типа состоит в измерении времени, которое затрачивает посланный дальномером сигнал для прохождения расстояния до объекта и обратно. Способность электромагнитного излучения распространяться с постоянной скоростью дает возможность определять дальность до объекта. Различают импульсный и фазовый методы измерения дальности. При импульсном методе к объекту посылается зондирующий импульс, который запускает временной счетчик в дальномере. Когда отраженный объектом импульс возвращается к дальномеру, то он останавливает работу счетчика. По временному интервалу (задержке отраженного импульса), с помощью встроенного микропроцессора, определяется расстояние до объекта: L= ct/2, где: L - расстояние до объекта, с - скорость распространения излучения, t - время прохождения импульса до цели и обратно.
10. Принцип действия дальномера геометрического типа АВ -база, h -измеряемое расстояние
При фазовом методе - излучение модулируется по синусоидальному закону с помощью модулятора (электрооптического кристалла, меняющего свои параметры под воздействием электрического сигнала). Отраженное излучение попадает в фотоприемник, где выделяется модулирующий сигнал. В зависимости от дальности до объекта изменяется фаза отраженного сигнала относительно фазы сигнала в модуляторе. Измеряя разность фаз, измеряется расстояние до объекта.
Самыми распространенными гражданскими электронно-оптическими приборами для измерения дальности являются портативные лазерные дальномеры, с помощью которых можно измерить расстояние до любого предмета на местности, находящегося в прямой видимости, с погрешностью около одного метра. Максимальная дальность определения расстояния индивидуальна для каждой модели, обычно от нескольких сот, до полутора тысяч метров и сильно зависит от типа объекта. Лучше всего производится измерение дальности до крупных объектов с высокой отражающей способностью, хуже всего - до мелких объектов интенсивно поглощающих лазерное излучение. Лазерный дальномер может быть выполнен в виде монокуляра или бинокля с увеличением от 2 до 7 крат. Некоторые производители встраивают дальномеры в другие оптические приборы, например в оптические прицелы. В поле зрения дальномера находится специальная метка, которую совмещают с объектом, после чего производится измерение дальности, обычно простым нажатием кнопки. Результат измерения выводится на индикаторную панель, расположенную на корпусе прибора, или отражается в окуляре, что позволяет получить информацию о дальности, не отрывая глаз от дальномера. Многие модели могут отображать результаты измерения в разных метрических единицах (метрах, футах, ярдах).
По конструктивным решениям оптические дальномеры подразделяются на нитяной и двойного изображения. Принцип измерения расстояний оптическим дальномером основан на решении прямоугольных либо равнобедренных треугольников, которые образуются между глазом наблюдателя и базисом дальномера (рейкой). Схема (вне зависимости от конструкции) представлена на рис. 3.5. На этом рисунке угол β весьма мал и называется параллактическим углом, а противоположная ему сторона b есть базис дальномера. Расстояние определяется по формуле D = (b/2)ctg(β/2) или D=kb , где k=(1/2) ctg(β/2) - коэффициент дальномера.
Рис. 3.5. Принцип действия оптического дальномера.
Оптические дальномеры бывают с постоянным β и переменным b , постоянным b и переменным β , либо с переменными b и β .
Нитяной дальномер - наиболее распространенный оптический дальномер с постоянным β и переменным b . Встроен практически во все зрительные трубы геодезических приборов. Это собственно два горизонтальных штриха сетки нитей. В качестве базиса используется рейка с сантиметровыми делениями. Дальномер и рейка располагаются на концах измеряемой линии. Могут быть два случая измерения расстояния нитяным дальномером:
1. Визирная ось трубы перпендикулярна вертикальной оси рейки (рис. 3.6). Лучи от глаза наблюдателя через окуляр, сетку нитей, объектив, проходят через фокус эквивалентной линзы объектива F и отсекают на рейке n делений в см. Из подобия треугольников FMT и Fm 1 t 1 имеем: d 1 /n=f/P; d 1 = (f/P)n , из рисунка следует, что D = d 1 +f+δ , где f - фокусное расстояние объектива, δ - расстояние от объектива до оси вращения прибора. Обозначив K=f/P и C=f + δ , получим D=Kn+C , где К называется коэффициентом дальномера, С - постоянная дальномера, весьма малая в современных зрительных трубах величина, поэтому ею пренебрегают, тогда имеем основную формулу нитяного оптического дальномера D=Kn . Причем обычно К=100 . Следовательно, разность отсчетов по рейке n в сантиметрах дает сразу расстояние от прибора до рейки в метрах.
Рис. 3.6. Измерение расстояний оптическим дальномером с
горизонтальным визирным лучом.
2. Визирная ось трубы не перпендикулярна вертикальной оси рейки (рис. 3.7). На рис. 3.7 V - угол наклона визирной оси к горизонту; n-разность отсчетов по вертикальной рейке n" - то же для рейки, перпендикулярной визирной оси, то есть наклонной к горизонту.
Тогда имеем d =(D + C)cosV. После ряда преобразований можно получить d = Kn+C-(Kn+C)sin 2 V или d = D-ΔD , причем с ростом V величина ΔD увеличивается. Другая формула:
d = Dcos 2 V.
