3. Оптичний далекомір
Оптичні далекоміри - узагальнена назва групи далекомірів з візуальною наводкою на об'єкт (мета), дія яких заснована на використанні законів геометричну (променевий) оптики. Поширені оптичні далекоміри: з постійним кутом і внесений базою (наприклад, нитяною далекомір, яким забезпечують багато геодезичні інструменти - теодоліти, нівеліри і т. Д.); з постійною внутрішньою базою - монокулярні (наприклад, фотографічний далекомір) і бінокулярні (стереоскопічні далекоміри).
Оптичний далекомір (светодальномер) - прилад для вимірювання відстаней за часом проходження оптичним випромінюванням (світлом) вимірюваної відстані. Оптичний далекомір містить джерело оптичного випромінювання, пристрій управління його параметрами, передавальну і приймальню системи, фотопріёмное пристрій і пристрій виміру тимчасових інтервалів. Оптичний далекомір діляться на імпульсні і фазові залежно від методів визначення часу проходження випромінюванням відстані від об'єкта і назад.
Рис. 4 - Сучасний оптичний далекомір
Рис.5 - Оптичний далекомір типу «Чайка»
У далекомірах вимірюється не сама довжина лінії, а деяка інша величина, щодо якої довжина лінії є функцією.
Як раніше говорилося, в геодезії застосовують 3 види далекомірів:
· оптичні (далекоміри геометричного типу),
· електрооптичні (светодальномери),
· радіотехнічні (радіодалекоміри).
3.1 Фізичні основи вимірювань і принцип дії
Рис. 6 Геометрична схема оптичних далекомірів
Нехай потрібно знайти відстань АВ. Помістимо в точку А оптичний далекомір, а в точку В перпендикулярно лінії АВ - рейку.
Позначимо: l - відрізок рейки GM, ц - кут, під яким цей відрізок видно з точки А.
З трикутника АGВ маємо:
D=1/2 * ctg (ц/2) (3.1)=l * сtg (ц) (3.2)
Зазвичай кут ц ??невеликий (до 1 o), і, застосовуючи розкладання функції Ctgц в ряд, можна навести формулу (4.1.1) до виду (4.1.2). У правій частині цих формул два аргументи, щодо яких відстань D є функцією. Якщо один з аргументів має постійне значення, то для знаходження відстані D досить виміряти тільки одну величину. Залежно від того, яка величина - ц або l, - прийнята постійною, розрізняють далекоміри з постійним кутом і далекоміри з постійним базисом.
У далекоміри з постійним кутом вимірюють відрізок l, а кут ц ??- постійний; він називається діастімометріческім кутом.
У далекомірах з постійним базисом вимірюють кут ц, який називається параллактическим кутом; відрізок l має постійну відому довжину і називається базисом.
. 1.1 Нанизаний далекомір з постійним кутом
У сітці ниток зорових труб, як правило, є дві додаткові горизонтальні нитки, розташовані по обидві сторони від центру сітки ниток на рівних відстанях від нього; це - далекомірні нитки (рис.7).
Намалюємо хід променів, що проходять через далекомірні нитки в трубі Кеплера з зовнішнім фокусуванням. Прилад встановлений над точкою А; в точці В знаходиться рейка, встановлена ??перпендикулярно візирної лінії труби. Потрібно знайти відстань між точками А і В.
Рис. 7 - Далекомірні нитки
Побудуємо хід променів з точок m і g далекомірних ниток. Промені з точок m і g, що йдуть паралельно оптичної осі, після заломлення на лінзі об'єктиву перетнуть цю вісь в точці переднього фокусу F і потраплять у точки М і G рейки. Відстань від точки A до точки B дорівнюватиме:
D=l/2 * Ctg (ц/2) + fоб + d (3.3)
де d - відстань від центру об'єктива до осі обертання теодоліта; f про -фокусное відстань об'єктива; l - довжина відрізка MG на рейці.
Позначимо (f про + d) через c, а величину 1/2 * Ctg ц/2 - через С, тоді
=C * l + c. (3.4)
Постійна С називається коефіцієнтом далекоміра. З Dm'OF маємо:
Ctg ц/2=ОF/m O; m O=p/2 (3.5) ц/2=(fоб * 2)/p, (3.6)
де p - відстань між далекомірними нитками. Далі пишемо:
С=f об/p. (3.7)
Коефіцієнт далекоміра дорівнює відношенню фокусної відстані об'єктиву до відстані між далекомірними нитками. Зазвичай коеффіцент З приймають рівним 100, тоді Ctg ц/2=200 і ц=34.38 '. При С=100 і fоб=200 мм відстань між нитками одно 2 мм.
