Файл: Проворов К.Л. Радиогеодезия учеб. пособие.pdf

равны ô(-, т. е. предполагается, что длины линий были известны заранее с высокой точностью. Тогда уравнения погрешностей будут

Из соответствующих нормальных уравнений найдем в общем виде

где

ô 0 = i ^ [ ô ] .

Так как средняя истинная ошибка связана со средней квадратической ошибкой соотношением

J a u e r n .

то коэффициенты а и & в (320), найденные по истинным ошибкам, увеличены в 1,25 раза.

Если имеются не истинные, а средние квадратические ошибки то измеренных расстояний, то порядок получения коэффициентов а и Ъ не изменится, за исключением того, что в уравнениях (318) вместо величин ô будут величины | mD \ , а множитель 1,25 везде будет от­ сутствовать. Однако, если величины mD были получены «по внутрен­ ней сходимости», т. е. по уклонениям результатов отдельных прие­ мов от среднего, то значения их получаются преуменьшенными. На величинах коэффициентов а и Ъ не отразится влияние некоторых ошибок, не меняющихся от приема к приему. К ним относятся ошибки: принятого значения скорости света в вакууме, постоянной дальномера, частоты кварцевого генератора и т. п.

Сопоставляя между собой криволинейную (314) и прямолиней­ ную (317) зависимости, легко заметить, что последняя является аппроксимацией зависимости криволинейной. Как всякая аппрокси­ мирующая функция, она тем точнее, чем меньше интервал незави­ симого переменного — в нашем случае, чем меньше интервал длин линий, ошибки которых представляются уравнением вида (317). Недостатком уравнения регрессии (317) является отсутствие ясной связи между параметрами а и Ъ и ошибками измерений, тогда как

271

§ 37. ГЕОДИМЕТР

За рубежом большое применение в геодезических работах полу­ чил светодальномер — геодиметр, разработанный шведским физиком Э. Бергстрандом. Серийное производство геодиметров начато с 1951 г. шведской фирмой АГА. Ранее дальномер выпускался в нескольких вариантах, имеющих одинаковую принципиальную схему с одно­ типной зеркально-линзовой оптической системой, но отличающихся между собой деталями устройства, точностью измерений и габари­ тами. В настоящее время выпускаются новые модели геодиметра, с большей дальностью действия, повышенной точностью и быстротой работы. Последние модели снабжены счетно-решающим устрой­ ством.

Геодиметр — фазовый дальномер с фиксированными частотами модуляции. В большинстве моделей в качестве модулятора исполь­ зуется ячейка Керра, а измерение разности фаз осуществляется парафазно-балансным способом. В качестве отражателей исполь­ зуются зеркально-линзовые или трипельпризменные системы.

Большое распространение за рубежом получил геодиметр NASM-2 и его усовершенствованная модификация NASM-2A, предназначен­ ная для высокоточного измерения сторон триангуляции и высоко­ точной полигонометрии. При хорошей видимости ночью средняя квадратическая ошибка измерения расстояний составляет ±( 1 см 4- + 10 6D) при дальности до 25 км. При отличной видимости дальность действия повышается до 40 км. Мощность, потребляемая прибором, 140 Вт. Вес приемо-передатчика 46 кг. Источником света является лампа накаливания мощностью 20 Вт. Зеркально-линзовые переда­ ющая и приемная оптические системы (см. рис. 112) идентичны, имеют диаметр зеркал около 300 мм и эквивалентное фокусное рас­ стояние около 1,4 м. Амплитудная модуляция света осуществляется на трех фиксированных частотах: 10,0; 10,05 и 10,30 МГц, из которых частота 10,0 МГц является основной; две другие частоты служат для разрешения многозначности.

Задающий генератор геодиметра NASM-2A (рис. 145) имеет три термостатированных кварцевых резонатора на частоты 2500, 2512,5 и 2575 кГц. Относительная нестабильность частоты генератора со­ ставляет около 2 - Ю - 7 . Переключение фазы модуляции светового потока осуществляется за счет подачи трапецеидального напряжения низкой частоты (50 Гц). Опорное напряжение высокой частоты с вы­ ходного каскада подается на первый эмиттер ФЭУ (где происходит фазовое детектирование) через фазовращатель, при помощи кото­ рого может быть получена фазовая задержка. Для исключения по­ грешностей, возникающих из-за непостоянства параметров блоков приемо-передатчика, а также для получения фазовой задержки d, выраженной в линейных единицах, в этом геодиметре имеется опти­ ческая калибровочная линия, длину которой можно плавно изменять в пределах до 19,2 м, оформленная в виде отдельного блока весом •—40 кг.

272

света 10,0; 10,05 и 10,30 МГц. Необходимые формулы легко полу­

Делитель

напряжения

Индикатор

Балансный

детектор

Рис . 145

Все наеденные величины п и N округляют до ближайших целых чисел и по каждому из значений N получают расстояние D по фор­ муле

Я = " АГ, + гіі + /.

Приближенное значение Do расстояния, необходимое для полу­ чения п12, достаточно знать с ошибкой, не превышающей 1,5 км.

Геодиметр NASM-3 относится к светодальномерам средней точ­ ности. Дальномер рассчитан на измерение расстояний от 15 м до

15 км со средней квадратической ошибкой ± ( 6 см + 2-\0~6D). При­ бор имеет значительно меньшие габариты и вес, чем геодиметр NÂSM-2A. Диаметры приемо-передающих зеркал. уменьшены до 220 мм. Уменьшены размеры щели конденсатора Керра, что привело к уменьшению амплитуды высокочастотного напряжения и напряже­ ния трапецеидальной формы, а следовательно, и уменьшению потре­ бляемой мощности. В связи с пониженной точностью измерений громоздкая оптическая линия заменена постоянной короткой ли­ нией оптического замыкания, при помощи которой производится только проверка положения нуля фазовращателя. Промежуточные значения отсчетов по шкале фазовращателя переводятся в расстоя­ ние по заранее составленной градуировочной таблице. Частота модуляции светового потока в этой модели снижена до 1,5 МГц. Разрешение многозначности достигается использованием второй частоты, отличающейся от основной на 2,5%. Приближенное рас­ стояние достаточно знать с ошибкой в пределах 1,5 км.

Более удобным в работе является геодиметр NASM-4, размеры оптической части и конденсатора Керра в котором еще меньше, чем в модели 3. Значительно снижена потребляемая мощность (до 60 Вт). Вес приемо-передатчика 15 кг. Геодиметр рассчитан на измерение расстояний от 15 м до 15 км с ошибкой ±(1,5 см + 2-10~6 і9). Измере­ ния производятся на трех фиксированных частотах, лежащих в диа­ пазоне около 30 МГц. Электрическая линия задержки (фазовраща­ тель) обеспечивает плавное изменение фазы в пределах 3 м с точ­ ностью отсчета до 1 см. Эта модель имеет несколько модификаций, в последней из которых (NASM-4.D) источником света является ртут­ ная лампа сверхвысокого давления, благодаря чему дальность дей­ ствия увеличена до 25 км. По точности и дальности действия послед­ ние модели геодиметров этой серии можно отнести к классу точных

так и электронная схемы. Последняя полностью выполнена на тран­ зисторах, за счет чего уменьшились вес, габариты и потребляемая мощность. Для уменьшения габаритов прибора приемная и переда­ ющая оптические системы расположены коаксиально (см. рис. 146, б). Дальность действия дальномера 25 км, а ошибка измерения расстоя­ ний составляет (10 м м + 2-10~6 D). Вес дальномера 16 кг, потребля­ емая мощность 20—30 Вт. При измерении небольших и средних рас­ стояний источником света служит лампа накаливания. При больших

около 30 МГц. Ячейка Керра и фотоумножитель управляются высо­ кочастотными сигналами, отличающимися на 1,5 МГц. Прибор снаб­ жен цифровым отсчетным устройством. Измерение линии занимает не больше 5 мин.

Геодиметр модель-7Т является комбинацией теодолита со светодальномером. При одном визировании можно измерять как

274

ния базисных сторон и сторон полигонометрии 2—4 классов. Даль­ ность действия днем не превышает 6 км; ночью в условиях хорошей видимости дальность действия достигает 20 км и более. Дальномер успешно работает при температурах от —10 до +30° С и относитель­ ной влажности до 98%. Вес дальномерного комплекта вместе с бензоэлектрическим агрегатом и отражателем составляет 135 кг.

Передающая и приемная оптические линзовые системы: телеско­ пического типа одинакового устройства; в фокусах объективов по­ мещены конденсаторы Керра. Между конденсатором и конденсором передающей системы находится поляроид-поляризатор, а между конденсатором и окуляром приемной системы — поляроид-анализа­ тор. Источником света служит лампа ДАЦ-50. Функции труб ме­

4,8—5,2 МГц, усилителя напряжения, работающего в буферном ре­ жиме с удвоением частоты до 9,6—10,4 МГц, и оконечного усилителя мощности, образующих генератор высокой частоты. Нагрузкой уси­ лителя мощности является колебательный контур, содержащий в ка­ честве емкостных элементов конденсаторы Керра. Амплитуда коле­ баний напряжения на конденсаторах Керра достигает 1500—1800 В. Кроме переменного на конденсаторы подается постоянное поляри­ зующее напряжение порядка 2000—2300 В.

Длительное время расстояния светодальномером СВВ-1 измеря­ лись по компенсационному способу экстремума. В последнее время серийные приборы снабжаются набором плоско-параллельных пла­ стинок разной толщины из исландского шпата для измерений по ну­ левому методу. Измерение расстояний сводится к достижению мини­ мума яркости изображения отражателя при компенсационном спо­ собе или равенства яркости двух изображений при нулевом методе. В обоих случаях для изменения яркости изображений отражателя изменяют частоту модуляции светового потока путем перестройки частоты генератора.

Определение частоты модуляции производится с помощью гетеро­ динного волномера, состоящего из генератора-гетеродина с плавно

277