Файл: Новая геодезическая техника и ее применение в строительстве учеб. пособие.pdf

световой поток, поступающий от отражателя, с помощью двулучепреломляющей призмы оптически разделяется на два, моду­

способы точнее экстремальных в 3—5 раз.

Физические процессы, происходящие в различных узлах све­ тодальномеров, совершаются с затратой определенного времени (временные задержки). Так, прохождение световых волн через стеклянные детали приемо-передатчика и отражателя, происхо­ дит, примерно, на '/з медленнее, чем в воздухе. Распространение электрических колебаний по проводам в приемо-передатчике также примерно на 7з медленнее, чем скорость света. Световой поток, поступающий на фотоэлемент приемника, превращается в фототок со значительным запозданием, зависящим от напря­ жения между катодом и анодом фотоэлемента, местом падения на катод фотоэлемента светового потока и т. д. Всеотмеченные факторы вызывают фазовые искажения, не учитываемые преды­ дущими формулами и требуют введения в результаты измерений так называемой постоянной поправки дальномера К.

Постоянную К можно разделить на две части: \)К3— электри­ ческую, зависящую от временных задержек в радиоэлектронных трактах светодальномера, и Кг — геометрическую, завися­ щую от прохождения света через оптические детали и внецентренности приемо-передатчика и отражателя относительно конеч­ ных точек измеряемой линии.

Электрическая часть К э в значительной мере непостоянна, поэтому обычно применяются методы наблюдений, позволяющие исключить ее из результатов измерений. С этой целью в фото­ электрических светодальномерах вводят так называемую калиб­

54

где А — домер фазового цикла, измеренный по фазометру; Кэ — электрическая часть постоянной, выраженная в линейной мере.

Переключим после этого модулированный световой поток с дистанции в ОЛЗ и при том же значении Д по отсчетиому устройству ОЛЗ получим отсчет /.

Трудность практической реализации' этого метода в том, чтоминимальная длина ОЛЗ должна быть равна 1 / i длины волны модулированного света. Например, при К=Ш м длина ОЛЗ должна быть не менее 7,5 м. Изготовление ОЛЗ такой длины и ее эксплуатация представляют собой довольно сложную задачу,, а сам блок ОЛЗ' получается громоздким и тяжелым. Примене­ ние ОЛЗ' перспективно для светодальномеров, работающих на более высоких частотах модуляции, при необходимости получе­ ния точности измерений, исчисляющейся миллиметрами. Так г ОЛЗ применена, в частности, в маркшейдерском светодальномере МСД-1, имеющем частоту модуляции около 150 МГц (длина волны 2 м); длина ОЛЗ при этом равна 1 м.

• В тех случаях, когда результативная точность измерений ис­ числяется сантиметрами, успешно применяется так называемый калиброванный фазовращатель, представляющий собой, чаще всего, индуктивный фазовращатель, для отдельных штриховшкалы которого определены поправки Кэ, обусловленные вре­ менными задержками в электрических цепях и нелинейностью

счетов). Для каждой опорной точки поправка определяется изсоотношения

дальномером значение базиса.

Далее строится график (или составляется таблица) поправок Кэ для шкалы фазовращателя и при необходимости в отсчеты па

55

фазометру вводятся поправки. Такой способ исключения задер­ жек применен, например, в отечественном светодальномере КДГ = 3 [ I I . 17].

Второй способ исключения электрических задержек заклю­ чается в создании светодалы-юмера, имеющего полностью иден­ тичные или взаимозаменяемые передающий и приемный тракты. Это возможно в светодальномерах, имеющих одинаковые моду­ лирующее и демодулирующее устройства, и применяется, в част­ ности, в визуальных светодальномерах. Пусть имеет место вре­ менная задержка / м в-отправном и приемном трактах. Тогда, со­ гласно формулам (II.7) п (II.8), можно написать

<Роп = 2*/(*-Ин ) + ф;

<Ротр = 2тг/ ( * — * + * „ ) + ф ,

приемного трактов невозможно. В этом случае для исключения временных задержек применяется перемена функций передачи и приема между передающим и приемным трактами светодальномера.

Если в модулирующем тракте временная задержка / м , а в

ства при этом остаются на своих местах). В этом случае пере­ датчик будет выполнять функции приемника и наоборот. На ос­ новании тех же формул ( I I . 7) и (П. 8) напишем

56

Определение геометрической Кг части поправки производят путем расчета и непосредственного измерения по прибору. Вся­ кая оптическая деталь на пути модулированного луча на участке передатчик — отражатель-—приемник вызывает временную за­ держку, выражаемую обычно в линейной мере:

время распространения света будет больше, т. е. измерено как бы большее расстяние, чем в действительности. Следовательно, поправку Кг, связанную с этим, нужно всегда вычитать из изме­ ренного расстояния, что и символизирует знак минус в формуле (11.46).

Другим источником возникновения поправки Кг является несовпадение электрического и механического центров в приемо­ передатчике и отражателе. Под электрическим центром подра­ зумевают точку начала и конца измерений в приемо-передатчике и отражателе; под механическим — точку, по которой устанавли­ вается (центрируется) приемо-передатчик и отражатель над ко­ нечными точками измеряемой линии. Необходимые данные бе­ рутся обычно из чертежей прибора или непосредственно измеря­ ются по нему.

§ II. 6. Общая характеристика основных узлов светодальномеров

Источники света. В качестве генераторов световых колебаний применяются следующие источники излучения: тепловые, газо­ разрядные, лазерные (оптические квантовые генераторы) и по­ лупроводниковые источники рекомбинационного излучения

(ПИРИ) .

Характеристики тепловых излучателей (ламп накаливания) полностью определяются их температурой. Поскольку излучение происходит в режиме спонтанного перехода атомов и электронов с высоких энергетических уровней на более низкие, оно занима­ ет широкий спектр частот, является некогереитным и рассеива­ ется равномерно во все стороны. Тепловые излучатели удобны в эксплуатации, но имеют малую интенсивность излучения и по-

5?

этому находят применение в светодальномерах с небольшой дальностью действия.

В газоразрядных излучателях (ртутные и аргоно-цирконие- вые лампы) используется излучение газов или паров металлов, возникающее под действием проходящего через них электриче­ ского тока. Излучение спонтанно, в общем случае с линейчатым •спектром, может быть сделано частично направленным. Газораз­ рядные лампы обладают более высоким к. п. д., чем тепловые излучатели. К недостаткам газоразрядных ламп относится необ­

ностью, высокими направленностью и интенсивностью. Эти ка­ чества позволяют положительно решать такие задачи, как боль­ шая дальность действия, помехоустойчивость и более высокая точность измерений, чем при использовании других источников света. Имеется возможность высокочастотной модуляции лазер­ ного излучения за счет применения пьезоэлектрических элемен­ тов; помещаемых в резонаторе, или за счет выделения биений аксиальных мод. Газовые лазеры с непрерывным режимом излу­ чения применяются в светодальномерах с большой дальностью действия. Имеются экспериментальные образцы безмодулятор-- ных светодальномеров, основанных на биениях аксиальных мод. К недостаткам лазеров относится сложность их питания и срав­ нительно высокая стоимость, доходящая до ! Д стоимости комп­ лекта светодальномера.

Из полупроводниковых источников излучения находит приме­ нение источник рекомбинационного излучения (ПИРИ) на основе арсенида галлия (AsGa), представляющего собою плоскостной

58