и уменьшить расход энергии на питание конденсатора. Полное совпадение передающего и приемного каналов исключает значитель
ную часть постоянной прибора и необходимость подбора |
конденсато |
ров Керра. |
|
Генератор высокой частоты, вырабатывающий колебания от 30 |
до 33 МГц, состоит из задающего генератора и выходного |
усилителя |
мощности. Измерение расстояний осуществляется по компенсацион ному способу экстремума. Минимумы света устанавливают путем
перестройки частоты генератора, которая |
|
отсчитывается с помощью |
|
|
Конденсатор |
|
|
|
Керра |
w |
|
|
|
І |
|
|
|
Биполяризационная |
|
|
|
призма |
|
|
|
|
|
Генератор |
|
|
|
бысокой |
|
|
|
|
\частотьі |
|
|
T |
Усилитель |
Смеситель |
Kßapueßbiü |
|
|
низкой |
генератор |
|
частоты |
|
|
|
|
Рис . 153 |
|
|
шкалового микроскопа. Для калибровки шкалы генератора исполь зуют термостатированный кварцевый калибратор, генерирующий импульсы с частотой следования 300 кГц.
Ошибка измерения коротких расстояний светодальномером «Кристалл» не превышает 2 см; ошибка измерения длинных линий достигает 1 : 50 ООО.
Светодальномеры типа ТД разработаны группой работников ВНИМИ (Г. И. Бородулин, В. А. Синицын и др.). Приемо-передат- чик светодальномера ТД-2 изображен на рис. 151, в. Функциональ ная схема светодальномера (рис. 154) в электронной части аналогична схемам других светодальномеров рассматриваемой группы. Оптиче ская часть схемы характеризуется использованием одного объектива для посылки и приема световой энергии, тогда как другие элементы раздельны для передающего и приемного трактов. Измерение рас стояний производится по нулевому методу, для чего имеется набор пластин из исландского штата ИШ. Источник света —лампа нака ливания.
Особенностью светодальномера является относительно низкая частота модуляции, перестраиваемая в диапазоне от 14 до 16 МГц.
В приборе приняты меры для обеспечения повышенной стабильности амплитуды модулирующего напряжения, необходимой для успешной работы по нулевому методу. Кварцевый калибратор состоит из термо статированного кварцевого генератора, усилителя напряжения и де лителя частоты, которым является блокинг-генератор. Кварцевые поверочные точки следуют через 50 кГц.
Погрешность измерения коротких (до 1 км длиной) линий светодальномером ТД-2 не превосходит 10 мм; более длинные линии измеряются с ошибкой не грубее 1 : 100 ООО.
Ячейка
Керра
Усилитель] СИ низкой
частоты
Кварцевый Смеситель генератор
Глаз ^
Ячейка
Керра
Рис . 154
§41. М А Л Ы Е СВЕТОДАЛЬНОМЕРЫ
СФ О Т О Э Л Е К Т Р И Ч Е С К О Й РЕГИСТРАЦИЕЙ СВЕТОВОГО ПОТОКА
Дальнейший прогресс светодальномерной техники связан с умень шением энергии электропитания, габаритов и веса приборов, авто матизацией процесса измерений и обработки результатов. В связи с этим наметилась тенденция перехода к полупроводниковым схемам, в качестве источников света применяются полупроводниковые свето диоды в малых светодальномерах и ОКГ — в больших, от внешней модуляции стремятся перейти к внутренней и т. д. Из больших светодальномеров к приборам нового типа можно отнести «Кварц» и гео диметр модель-8, а из малых — ГД-316, КДГ-3, МСД-1 и некоторые другие.
Светодальномер КДГ-3 (рис. 155, а), разработанный под руковод ством Л . А. Неверова, предназначен для измерения линий длиной
от 2 до 2000 м с ошибкой ±(10 мм + 10_ 6 .О). Электронная |
часть при |
бора |
полупроводниковая, в связи с чем потребляемая |
мощность |
не превосходит 5 Вт и вес дальномерного |
комплекта |
составляет |
45—50 кг. Измерение линии производится за 10—12 мин. |
Блок-схема дальномера КДГ-3 показана |
на рис. 156. |
Совмещен |
ная |
зеркально-линзовая оптическая система |
используется как для |
осуществляется за счет изменения прямого тока через светодиод. Средняя длина волны излучения светодиода составляет 910 нм при
относительно узкой ширине спектра (около |
70 нм), что позволяет |
с помощью интерференционного светофильтра |
АХ подавлять фоновую |
засветку. Благодаря этому дальность действия прибора днем и ночью отличаются мало.
Модулирующий генератор вырабатывает стабилизированные квар цами электрические колебания частот 30,0, 29,9 и 27,0 МГц, обеспе чивающие разрешение неоднозначности в пределах 1,5 км. Основной является частота 30 МГц. Разность фаз измеряется на низкой раз ностной частоте 100 кГц, получаемой с помощью высокочастотного
Переклю
чатель
(разы
Генератор
высокой
частоты
Фазовра
щатель
Генератор |
Синхрон |
Усилитель |
прямоуголь |
ный де |
низкой |
ных |
тектор |
частоты |
импульсоб |
|
|
|
|
Рис . 157 |
гетеродина на |
смесителе и на ФЭУ, куда колебания гетеродина в ка |
честве опорных |
подаются на |
один из двух внешних управляющих |
электродов. Таким образом, в КДГ-3 фотоэлектронный умножитель используется в качестве приемника света, смесителя и фазового детектора. Измерение разности фаз осуществляется парафазно-ба- лансным методом с частотой переключения фазы 1 кГц. Процесс измерений заключается в установлении оператором нулевых пока заний стрелочного индикатора синхронного детектора путем измене ния величины фазовой задержки фазовращателем на разностной частоте 100 кГц.
|
|
|
|
|
|
|
|
Разработанный |
в |
лаборатории |
радиоэлектронных |
приборов |
ВНИМИ светодальномер МСД-1 (см. |
рис. 155, |
б) предназначен |
для |
измерения линий |
длиной от 1 до 300 |
м при наклоне их от —45 |
до |
+ 9 0 ° в условиях |
подземных |
горных |
работ. |
|
|
|
Оптическая схема |
прибора (рис. 157) |
состоит из |
раздель |
ных передающей и приемной |
оптических линзовых систем и линии |
регулируемой оптической задержки, образованной системой призм и откидным зеркалом. При соответствующем положении откидного зеркала часть светового потока может передаваться из передающей системы в приемную. Длина линии задержки изменяется путем пере мещения призмы П2 вдоль линейной шкалы. Источником света слу жит люминесцентный светодиод, приемником световой энергии — ФЭУ. Интерференционный светофильтр, установленный перед фото катодом, позволяет в значительной мере подавлять влияние фоновой засветки.
Кварцевый генератор вырабатывает напряжения частот 149, 8522 и 146,8552 МГц, которые обеспечивают разрешение неоднозначности до 0,3 км. Измерение разности фаз осуществляется парафазно-баланс- ным методом, для чего модулирующие колебания на светодиод по даются через переключатель, меняющий фазу светового потока на 180° с частотой около 80 Гц. Опорное напряжение от того же генера тора подается без переключения фазы на внешний управляющий электрод ФЭУ через фазовращатель. При измерениях наблюдатель добивается нулевых показаний индикатора детектора сначала при измерении линии путем изменения фазовой задержки фазовращате лем, а затем (при установленной фазовой задержке) — перемещением подвижной призмы П2 при замкнутой оптической линии. Точность измерения расстояний светодальномером МСД-1 составляет 1—2 мм. Светодальномер является в настоящее время одним из наиболее портативных и точных приборов.
К светодальномерам рассматриваемого класса относятся некото рые зарубежные образцы, например ЕОК-2000 (ГДР), МА-100 (Анг лия) и др., в которых источником света служат полупроводниковые светодиоды. В некоторых из этих приборов результат измерений выдается на цифровое табло.
Кроме светодальномеров в последнее время как в Советском Союзе, так и за границей разрабатываются так называемые светодальномерные насадки к угломерным приборам. Такие насадки, на пример советская насадка ДНК-С2, а также Дистомат DUO фирмы Вильд (Швейцария), имеют малый вес и габариты, просты в обраще нии и надежны в работе. Они удобны для выполнения геодезических работ сравнительно невысокой точности, обеспечивая быстрое их выполнение.
Впоследнее время начали выпускаться электронные тахеометры,
вкоторых расстояния измеряются электронно-оптическим методом. Таким прибором является Reg Elta 14 (ФРГ), изображенный на рис. 155, в.
Ч а с т ь ч е т в е р т а я
ПРИМЕНЕНИЕ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ В ГЕОДЕЗИИ
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
Г л а в а X I
ПРИМЕНЕНИЕ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
ВГЕОДЕЗИИ
§42. П Р И М Е Н Е Н И Е РАДИО - И СВЕТОДАЛЬНОМЕРОВ
ПР И ПОСТРОЕНИИ ГОСУДАРСТВЕННОЙ Г Е О Д Е З И Ч Е С К О Й СЕТИ
Большая производительность работ по угловым измерениям, возможность выполнения их почти в любых физико-географических условиях, наряду с высокой точностью измерения углов, достигну тые уже в X I X веке, определили на многие десятилетия преимуще ственное применение метода триангуляции при построении геодези ческих сетей всех классов. Несмотря на высокую точность линейных измерений имевшимися вплоть до последних 2—3 десятилетий мето дами и средствами, применение их при создании государственных опорных сетей было ограниченным из-за больших технических и орга низационных трудностей. Измерение линий в рядах и сетях триангуляции обычно ограничивалось определением длин редко расположен ных базисов, связанных со сторонами триангуляции специальными базисными сетями. Применение метода полигонометрии при созда нии государственной сети было исключением и почти всегда убеждало в невыгодности этого метода создания точного геодезического обо снования в основном из-за большого объема трудоемких линейных измерений.
Применение в геодезии радио- и светодальномеров значительно расширило средства и методы построения геодезических сетей. Отно сительные средние квадратические ошибки уравненных длин сторон
современной триангуляции 1, |
2 и 3 классов составляют 1 : 75 ООО— |
I : 300 ООО. Непосредственное |
измерение сторон треугольников с та |
кой и даже большей точностью вполне достижимо при помощи радиоII светодальномеров. Ошибки измерения расстояний точными свето-
дальномерами |
при массовых |
измерениях |
(1 : 200 ООО—1 : 400 000) |
не уступают ошибкам поперечного сдвига |
сторон за счет измерения |
углов в сетях |
высшего класса |
(--^рг — 1 |
"• 300 000^. При этом как |
в тех, так и в других не менее половины общей ошибки имеет систе матический характер за счет влияния внешних условий на измерения.
