Нередко при проложении теодолитных ходов строны пересекают препятствия (реки, болота, и т.д.), через которые невозможно измерить линии лентой или рулеткой. Другие приборы (светодальномеры, радиодальномеры), которые по точности могли бы заменить рулетку отсутствуют.
а) в)
|
На рис. 6.4 а) приведен случай, наиболее часто встречающийся на практике при определении высоты сооружения, когда расстояние до него недоступно для непосредственного измерения. В этом случае длину линии АВ вычисляют по измеренному базису АС = b и двум углам α и β по теореме синусов
dAB = b Sinα / Sin(α + β). (6.14)
Для контроля аналогичные измерения и вычисления выполняют в другом, примыкающем к первому, треугольнике. Если имеется возможность измерить третий угол треугольника γ, то такое измерение повышает точность вычисления стороны АВ. Угол γ не должен быть менее 30º и не более 120º. Расхождение между двумя результатами вычисления длины стороны не должно превышать в относительной мере требований к точности сторон в теодолитном ходе.
На рис.6.4 б) приведен случай, когда в створе измеряемой линии АВ расположено здание или какое-либо другое препятствие. В этом случае расстояние можно вычислить через измеренные длины линий треугольника (b1 = АС и b2 = ВС), а также угол β по формуле косинусов
d2AB = b21 + b22 - 2b1 b2 Cos β. (6.15)
Для контроля расстояние АВ вычисляют из решения другого треугольника. Расхождение не должно превышать допусков, установленных для измерения линий в данном построении.
6.15. Расскажите о принципе измерения линий с помощью электромагнитных колебаний?
В настоящее время основными приборами для измерения длин линий являются светодальномеры и радиодальномеры. Принцип измерения длин линий этими приборами заключается в определении времени распространения электромагнитных волн вдоль трассы измеряемой линии. Для этого на одном конце измеряемой линии устанавливают приемно-передающее устройство, а на другом конце – отражатель. Электромагнитные колебания, формируемые генератором, направляются на отражатель, который в свою очередь направляет их в приемник. Если обозначить скорость распространения электромагнитных колебаний через υ, а время их прохождения от передатчика к приемнику через τ, то длина линии D равна
D = υ τ/2. (6.16)
В зависимости от несущей частоты, приборы подразделяются на светодальномеры и радиодальномеры.
Время τ прохождения световых волн от передатчика до отражателя и обратно может быть измерено или непосредственно или косвенным способом. В зависимости от этого различают импульсные и фазовые дальномеры. Но в любом случае одна часть одного и того же сигнала (опорный сигнал) от передатчика направляется сразу в приемник, а вторая часть (дистанционный) сюда же направляется после прохождения измеряемой линии в прямом и обратном направлениях. В приемнике опорный и дистанционный сигналы сравниваются по параметру, выбор которого определяет метод измерения расстояния.
Временной, связанный с импульсным излучением и измерением времени прохождения импульсом измеряемой линии прямо и обратно.
Фазовый, в котором используют непрерывное излучение с модуляцией гармоническим сигналом. Измеряют разности фаз излучаемых и принимаемых колебаний
Частотный, в котором применяют непрерывное или импульсное частотно-модулированное излучение. Измеряют в этом случае разности мгновенных частот, излучаемых и принимаемых колебаний.
6.16. Расскажите подробнее о фазовых светодальномерах?
Принцип работы фазовых светодальномеров основан на определении времени τ распространения электромагнитных колебаний косвенным путем, то есть измерением разности фаз незатухающих колебаний на нескольких диапазонах частот. Пусть генератор излучает колебания
φ = 2πƒ + φ○. (6.17)
где φ○ и φ – фазы гармонического колебания в начальный момент времени t.
На фазометр в момент времени t поступают колебания опорного сигнала в фазе
φоп = 2πƒ t + φ○, (6.18)
и колебания, возвратившиеся от отражателя в фазе
φотр = 2πƒ( t-τ) + φ○. (6.19)
Рис. 6.5. Схема измерения линии светодальномером
1 – генератор; 2 – приемник; 3 – фазометр; 4 – линия опорного сигнала; 5 – отражатель
Разность фаз опорного и дистанционного сигналов равна
Δφ = 2πƒτ. (6.20)
Откуда τ = Δφ / 2πƒ. (6.21)
Подставив в формулу (6.16) значение τ, получим
D = (λ/2) (N + Δ). (6.22)
Таким образом, для вычисления длины линии по формуле (6.22) необходимо измерить разность фаз и определить целое число периодов длин полуволн, укладывающихся в измеряемом расстоянии.
В современных светодальномерах управление, вычисление и контроль измерения выполняются микропроцессором по заданной программе. Измерение линий таким прибором состоит в установке над концами измеряемого отрезка светодальномера и отражателя, наведении светодальномера на отражатель и нажатия кнопки «пуск».