Ультразвуковые дальномеры (рулетки)
ПРИБОРЫ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНИЙ
Линейные измерения (измерения расстояний) являются необходимым элементом любого вида съемки. При непосредственных измерениях известный эталон — мера длины — укладывается по заданной линии. Такой мерой служат рулетки, стальные ленты, стальные или инварные проволоки. В топографо-геодезических работах распространены линейные измерения с помощью дальномеров, когда расстояния определяют путем измерения других величин, находящихся в зависимости от расстояния.
Землемерные ленты
Землемерные ленты изготавливают длиной 20 м, 24 м и 50 м. Обозначают землемерные ленты буквами ЛЗ (лента землемерная) и ЛЗШ (лента землемерная штриховая). Изготавливают их из стальной полосы, которая наматывается на барабан. На обоих концах ленты имеются рукоятки, предназначенные для выравнивания полосы на поверхности земли и обеспечения необходимого натяжения при измерениях силой 10 кг.
Рис. Землемерные ленты
Лента землемерная разделена на метры и дециметры. Метры обозначены ромбическими пластинами с порядковыми номерами метров. Необходимо помнить, что на разных сторонах полотна ленты надписи возрастают в противоположных направлениях. С одной стороны в прямом (1, 2, 3,..., 19), с другой – в обратном (19, 18, 17,...) порядке. Полуметры обозначены заклепками, дециметры – круглыми отверстиями.
Лента хранится в свернутом положении на специальном кольце. Сворачивая или снимая ленту с кольца, необходимо избегать образования петель.
|
|
|
В комплект ленты входят 11 или 6 шпилек (рис.).
Рис. Землемерная лента.
Ленту перед измерениями компарируют, т. е. сравнивают ее с эталонной (нормальной) мерой. Выполняют сравнение на полевом компараторе. Полевой компаратор – это линия на ровной местности длиной 100 – 200 м. Концы компаратора закрепляют для долговременной сохранности вкопанными вровень с землей бетонными пилонами (пирамидками), в верхние срезы которых вмурованы металлические марки с крестообразной насечкой. Длину компаратора (расстояние между марками) определяют при помощи контрольной ленты, длина которой известна с высокой точностью.
Сравнив длину компаратора lк с длиной, измеренной рабочей лентой lp, получают погрешность рабочей ленты за компарирование:
где п – число уложений рабочей ленты в длине компаратора.
Поправку за компарирование учитывают тогда, когда длина ленты отличается от своего номинального значения больше чем на ±2 мм.
Рулетки
Для измерения расстояний на местности применяют рулетки, изготовленные из различных материалов: тесьма, ПВХ, стекловолокно, сталь и др. Длина рулетки может составлять от 3 до 100 м.
Условное обозначение рулеток должно состоять из номинальной длины шкалы, материала ленты, класса точности, конструктивного изготовления вытяжного конца ленты и обозначения настоящего стандарта. Шкалы рулеток наносят с миллиметровыми, сантиметровыми, дециметровыми и метровыми интервалами. По точности нанесения шкал рулетки могут изготовляться двух классов: 3-го и 2-го классов.
|
|
|
Рулетки должны быть работоспособны при температуре плюс 50°С до минус 40°С и относительной влажности 98% при плюс 20°С.
Рулетки в зависимости от класса точности и материала изготовления обеспечивают производство линейных измерений с относительными ошибками от 1 : 2000 до 1 : 20 000. При измерениях повышенной точности необходимы тщательное компарирование рулетки, измерение и учет температуры, а также постоянство натяжения.
Рис. Рулетка геодезическая из ПВХ
Рис. Рулетки геодезические металлические
Рис. Рулетка геодезическая из стекловолокна
Длинномер
Длинномер относят к подвесным мерным приборам. В длинномере стальную проволоку натягивают между двумя фиксированными на местности точками. По проволоке в процессе измерения прокатывают устройство, основными элементами которого являются мерный диск и счетный механизм, позволяющий установить количество оборотов диска на прокатываемом отрезке проволоки (рис.).
|
|
|
Рис. 13.6. Схема измерения расстояния длинномером.
1 – длинномер; 2 – проволока; 3 – шкалы; 4 – динамометр; 5 – груз; 6 – стремя;
7 – штативы; 8 – раздвижные стойки-упоры; 9 – оптический центрир
Инварная проволока
Инварная проволока (сплав железа с никелем, обладает малым температурным коэффициентом линейного расширения), как и длинномер, представляет собой подвесной мерный прибор. В процессе измерения, ее основная часть – 24-метровая проволока, последовательно натягивается между соседними штативами, равномерно расставленными вдоль линии. Измерение длин линий инварными проволоками отличается высокой точностью, но требует больших затрат труда и времени.
Жезлы
Жезлы представляют собой профилированные металлические линейки с делениями 0,1 мм и встроенным в корпус линейки термометром. В длину жезла вводят поправку за температуру, если она будет отличаться от температуры, при которой определялась длина жезла при компарировании. Номинальная длина жезлов стандартная – 2 и 3 м. Жезлы используют для компарирования рулеток, их шкал, а также шкал и интервалов нивелирных реек различной точности и назначения, для точных разбивок базисов на местности.
|
|
|
Рис. Жезл измерительный
ФИЗИКО-ОПТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ
Оптические дальномеры
Оптическим дальномером называют прибор, в котором для определения расстояний используются оптические элементы. Из оптических дальномеров наибольшее распространение получили нитяный дальномер и дальномеры с переменной базой и переменным параллактическим углом (двойного изображения).
Нитяный дальномер имеется практически во всех геодезических приборах (теодолитах, нивелирах). Сетка нитей зрительной трубы содержит две дальномерные нити, проекция которых через зрительную трубу в пространство предмета образует параллактический угол
При определении расстояний нитяным дальномером используют рейки с сантиметровыми делениями, по которым берут отсчет l (число видимых в зрительную трубу сантиметров между проекциями дальномерных нитей). Дальномерное расстояние рассчитывают по формуле
D = Kl +c,
где K = 100 – коэффициент дальномера; с = (δ + f) – постоянная нитяного дальномера (для большинства приборов с близка к нулю).
Дальномер с постоянным параллактическим углом представляет собой насадку к теодолитам Т15 и Т30. Он служит для измерения расстояния по вертикально установленной рейке, имеющей установочный уровень. Погрешность измерений составляет 1:2000. Диапазон измеряемых расстояний от 20 до 120 м. Измерительная рейка снабжена шкалой с делениями 2 см. Длина рейки 1,5 м. Применяют дальномер при прокладке теодолитных ходов и при съемке на пересеченной местности.
Дальномеры с переменным параллактическим углом изготавливаются, так же, как и дальномеры с постоянным параллактическим углом, в виде насадок на теодолит.
Электромагнитные дальномеры
Электромагнитные дальномеры – это устройства для измерения расстояний по времени распространения электромагнитных волн между конечными точками линии. При этом предполагается, что скорость распространения электромагнитных колебаний в момент измерений известна и постоянна.
При качественном учете метеоусловий остаточная погрешность в определении расстояния составляет 1:500 000.
При измерении коротких расстояний (до 1 – 2 км) точность измерений определяется, в основном, погрешностями измерения времени нахождения светового пучка в пути, при расстояниях в десятки километров – погрешностями в определении показателя преломления воздуха. Такие дальномеры относят к точным. В зависимости от вида используемых электромагнитных колебаний дальномеры делят на свето- и радиодальномеры. В зависимости от характера излучения – на импульсные и фазовые.
Рис. Радиодальномер
Все электромагнитные дальномеры состоят из двух основных частей – приемопередатчика и отражателя, устанавливаемых в конечных точках линии.
Светодальномеры
Достоинство светодальномеров заключается в возможности сведения светового потока с помощью сравнительно простых и небольших по размерам оптических систем (антенн) в узконаправленный луч с высокой плотностью энергии (использование лазерных источников излучения). Для светодальномеров характерна практическая прямолинейность светового луча. При использовании лазерных источников излучения практическая дальность действия в чистой атмосфере составляет 40-60 км.
Рис. Светодальномер
Ультразвуковые дальномеры (рулетки)
В настоящее время на смену механическим лентам и рулеткам при линейных измерениях все чаще приходят лазерные рулетки. Лазерная рулетка (дальномер) - это компактный современный электронно-оптический прибор, используемый для определения расстояния до любого предмета на местности. Большинство моделей дальномеров измеряют расстояния в пределах от 0,05 до 200 метров, а точность измерений составляет 1,5- 3,0 мм (рис.).
Малые габариты и небольшой вес, а также удобство и простота эксплуатации делают лазерную рулетку незаменимым геодезическим прибором при выполнении линейных измерений.
Безотражательная технология позволяет выполнять измерения одному человеку и повышает безопасность при проведении измерений в опасных зонах и труднодоступных местах - из углов помещений.
Принцип работы лазерного дальномера состоит в том, что прибор измеряет сдвиг фазы отраженного сигнала, источником которого является полупроводниковый лазер или на измерении времени прохождения волн соответствующего диапазона от дальномера до второго конца измеряемой линии и обратно.
Основные части любой лазерной рулетки: корпус, клавиатура, ЖК дисплей, блок лазерного дальномера, электронный блок.
Клавиатура лазерной рулетки состоит из 14 кнопок (рис.).
Рис.. Внешний вид клавиатуры и назначение кнопок:
1- ON/DIST (включить/измерить); 2- цифровой визир; 3- [+] (плюс); 4- TIMER (таймер); 5- [=] (равно); 6- площадь/объем; 7- память; 8- точка отсчёта расстояния; 9- CLEAR / OFF (стереть/выкл.); 10- угол наклона; 11- [-] (минус); 12- косвенные измерения; 13- подсветка; 14- MENU (меню).
При нажатии на любую кнопку клавиатуры на дисплее отображается пиктограмма (символ) выполняемой функции. На рис. показаны пиктограммы, которые появляются на дисплее и указывают на выполняемую функцию лазерной рулеткой.
Рис.Схема основных символов и их функции:
1- лазер включен; 2,3,4 - точки отсчета расстояния соответственно - от верхнего края, нижнего края и кромки скобы; 5- измерение со штатива; 6- зарядка батареи; 7- сохранить константу; 8- вызвать константу; 9- вызов значений из памяти; 10- угол наклона; 11- вычисление площади; 12- вычисление объема; 13- вычисление периметра; 14- вычисление площади стены; 15- вычисление площади потолка; 16- однократное измерение угла наклона; 17- двойное измерение угла наклона; 18- однократное измерение по теореме Пифагора; 19- двойное измерение по теореме Пифагора; 20- звуковой сигнал; 21- установка OFFSET; 22- точка отсчета расстояния (штатив); 23- непрерывное измерение.
Функции рулетки (меню). Предварительная настройка меню позволяет выбрать различные установки рулетки, которые сохраняются в её памяти после выключения питания.
Измерения с использованием штатива (фотоштатива) позволяют измерять большие расстояния (порядка 100 - 200 м) без перемещения рулетки, если штатив предварительно установлен в створе линии (рис.).
Рис. Схема установки рулетки на фотоштативе.
На задней поверхности рулетки имеется стандартное резьбовое отверстие для винта фотоштатива. Для использования этой функции, необходимо задать соответствующую точку отсчета при измерении расстояния.
Непрерывное измерение - для этого выбирают функцию «лазер включён». Теперь лазер включён постоянно и при нажатии кнопки «DIST» (рис.) можно измерить расстояние.
Цифровой визир - рулетка имеет встроенную цифровую камеру, которая показывает цель в 16-ти оттенках серого цвета. Используя перекрестье визира, можно осуществлять наведение рулетки на цель и точно измерять расстояние до неё, даже если лазерного пятна не видно (рис.).
Цифровая камера очень полезна вне помещений на открытой местности и может использоваться для всех функций рулетки. Даже при ярком солнечном свете можно осуществлять точные измерения расстояний, как на коротких, так и на длинных дистанциях. Включить и настроить требующееся увеличение цифрового визира (1-3 кратное) можно используя кнопку «цифровой визир» (рис.). При измерении расстояния в левом нижнем углу дисплея отображается символ песочных часов. Он отображается до тех пор, пока измерение не закончится. Цифровой визир не рекомендуется использовать при измерении расстояний менее 5 метров из-за возможных искажений, связанных с эффектом «параллакса».
Угол наклона - рулетка имеет встроенный датчик угла наклона, обеспечивающий точность измерений порядка 0,15°. Для установки единиц измерения угла наклона на экране дисплея должен появиться символ угла наклона.Удерживая корпус рулетки под определённым углом наклона получают текущее значение угла наклона, которое отобразится в средней строке дисплея. Функция измерения угла наклона работает независимо от измерения расстояния.
Точка отсчета измерений - если позиционная скоба развёрнута, рулетка «определяет» её положение и будет учитывать при выполнении измерений. По умолчанию рулетка производит измерения от её нижней поверхности. Нажимая кнопку «точка отсчёта расстояния» (рис.), можно изменить установку таким образом, что следующее измерение может быть произведено от верхней поверхности рулетки. После этого рулетка автоматически возвратится к измерению от своей нижней части. Измеренное расстояние в выбранных единицах измерения появится на дисплее.
Косвенные измерения . Рулетка может измерять вертикальные расстояния с помощью датчика угла наклона. Это полезно в тех случаях, когда верхняя точка цели не отражает лазер. На верхнюю точку цели можно навестись с помощью цифрового визира. При двойном измерении угла наклона первое измерение требует только измерения угла наклона, а не расстояния. Затем вертикальное и горизонтальное расстояние вычисляется с помощью теоремы Пифагора. Этот метод можно использовать, если необходимое для измерений расстояние труднодоступно. Косвенные методы пригодны только для оценки расстояний и не могут заменить непосредственного измерения.
При выполнении косвенных измерений необходимо придерживаться следующих правил:
- все цели должны находиться в одной плоскости (рис.);
- в процессе измерений рулетка должна поворачиваться вокруг фиксированной точки (например, позиционная скоба полностью развернута и рулетка удерживается у стены или установлена на штативе).
Рис. Схема косвенных измерений:
а - высота электропроводов; б - высота стены; в - ширина стены.
Результат измерения отобразится в главной строке дисплея, измеренное расстояние и угол во второй строке.
Сложение (вычитание) результатов - эта функция позволяет суммировать два или более результата измерений или получать их разность.
Вычисление площади (объёма) - нажимают кнопку «площадь/объем» (рис.). Выполняют требуемые два или три измерения, нажав кнопку «DIST» и результат будет отображен в главной строке. Нажимают и удерживают кнопку «площадь/объем», чтобы вывести дополнительную информацию на дисплей. Повторно нажимают и удерживают кнопку «площадь/объем», чтобы вернуться к текущему вычислению площади (объема). Кратковременное нажатие клавиши позволит осуществить следующее измерение и вычисление площади (объема).
Специальные функции - при необходимости стороны для вычисления площади или объема могут быть измерены по частям. Для этого выбирают функцию «площадь/объем». Неограниченное количество частей может быть прибавлено (вычтено) при измерении стороны. Измеренное значение может быть исправлено (изменено) вручную.
Использование памяти. Можно просмотреть 30 значений (измерений или результатов вычислений), Иногда бывает необходимо сохранять и использовать часто измеряемые значения величин или константы. Вызвав из памяти значение константы можно использовать её для дальнейших вычислений.
Выключение. Если с рулеткой не производится никаких действий, то через 3 минуты автоматически выключится лазерный луч. Рулетка полностью выключается через 6 минут, если в течение этого времени ни одна кнопка не была нажата.
Прибор может оснащаться большим количеством дополнительных аксессуаров и принадлежностей, таких как алюминиевые штативы, отражатели, интерфейсные кабели, оптические визиры и прочее. Максимальная дальность измерения расстояния индивидуальна для каждой модели лазерного дальномера.
Интерферометры
Эта группа приборов предназначена для высокоточного измерения весьма малых расстояний. Такие приборы используются для компарирования мерных приборов, создания эталонов, высокоточного и точного смещений объектов и весьма малых скоростей перемещений.
Интерферометр – это прибор, в котором производится пространственное разделение двух световых лучей и создание между ними разности хода с целью получения интерференционной картины, по которой и определяют измеряемую величину.
Рис. Интерферометр
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 92; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!