Файл: Генике, А. А. Геодезические фазовые дальномеры.pdf

Помимо этого для уменьшения фазовой ошибки измерения про­ водятся дважды на двух разных участках фазовращателя, соответ­ ствующих сдвигу фазы сигнала на 180°. И, наконец, дальнейшее уменьшение фазовой ошибки достигается введением в опорный сиг­ нал искусственного фазового сдвига на 90°.

Таким образом, на каждой масштабной частоте будет сделано четыре отсчета по фазовращателю, а именно: без введения 90°-го сдвига на одной половине шкалы, то же — на второй половине шкалы (когда вводится сдвиг на 180°), с 90° сдвигом на одной половине шка­ лы и, наконец, с 90° сдвигом на второй половине шкалы.

Фазовая ошибка в значительной мере случайна, и систематиче­ ская ее часть определяется главным образом погрешностями калиб­ ровки шкалы фазовращателя. Однако вышеописанными методами влияние последней значительно ослабляется. В общей сложности фазовая ошибка в светодальномере «Кварц» для средних расстояний составляет около 1 см для одного приема.

Ошибка постоянной поправки, являющаяся систематической, также может достигать 1 см.

Таким образом, для получения качественных результатов изме­ рений необходимо возможно более тщательно определять метео­ элементы, быть уверенным в том, что масштабные частоты имеют номинальные значения, и со всей тщательностью выполнять собст­ венно измерения фазовых домеров.

При измерении длин линий приемо-передатчик и отражатель устанавливают как обычно, на концах линии, «зажигают» лазер, и приемо-передатчик и отражатель взаимно наводятся. В это же время прибор прогревается и по ОКЗ производится проверка его работоспособности на всех четырех частотах. Нормально линии можно измерять в течение одного дня двумя программами, разде­ ленными достаточным промежутком времени (например, утром и ве­ чером). Каждая программа состоит из 4—8 приемов, в зависимости от нужной точности измерения линии.

Процесс измерений заключается в следующем. Включается пер­ вая масштабная частота, переключатель фазового сдвига «0—90» ставится в положение «0», и серым клином устанавливается такая величина светового потока, чтобы при вращении ручки фазовраща­ теля отклонения стрелки индикатора фазы были не менее 50 делений.

Вращением ручки фазовращателя стрелка индикатора устана­ вливается на нуль. При этом ручка фазовращателя и стрелка должны двигаться в одну и ту же сторону. По шкале фазовращателя берется отсчет и записывается в я^урнал (1) (см. образец -записи). Отсчет (2) получают при движении ручки фазовращателя и стрелки пнднкаЪора в разные стороны (при этом будет иметь место дополнительный сдвиг фазы сигнала на 180°). Оба отсчета должны отличаться примерно на 200. Второй отсчет увеличивается или уменьшается на 200 и бе­ рется среднее из двух отсчетов. Это среднее записывается в журнал. После этого, перекрыв серым клином свет, переключают прибор на работу по ОКЗ и устанавливают такой же световой поток, какой

205

206

был при измерениях с отражателем: Затем в том же порядке берут' два отсчета по шкале фазовращателя и вычисляют среднее. Находят разность между средними значениями и записывают ее. При этом если уменьшаемое меньше вычитаемого, к нему прибавляют 400.

Установив переключатель фазы в положение 90°, берут ещедва отсчета по шкале фазовращателя. Отсчеты берутся таким же образом, т. е. первый при движении ручки фазовращателя и стрелки индика­ тора в одну сторону и второй — в разные. Из полученных отсчетоввычисляют среднее.

Переведя прибор на работу с отражателем, берут аналогичные отсчеты и вычисляют среднее из них. Иа этом заканчивается выпол­ нение одного приема. Из значений, полученных при положении фа­ зового переключателя «0» и «90», находят среднее значение и к по­ следнему прибавляют поправку за калибровку фазовращателя. Эта поправка находится из паспорта дальномера по значению пер­ вого отсчета по шкале фазовращателя, при работе с отражателем. Исправленное значение умножают на дену деления фазовращателя для данной частоты, также даваемую в паспорте, и получают величи­ ну домера в линейной мере для первого приема. Если измерения ве­ дутся 8-ю приемами, то второй прием выполняется на этой же чавтоте, в том же порядке. Соответственно третий и четвертый приемы сыполняются на второй частоте, пятый и шестой — на третьей,, седьмой и восьмой — на четвертой масштабной частоте. В резуль­ тате измерений будет получено восемь замеров, по два для каждой, частоты. В процессе измерений следят за уровнем светового потока и регулярно подстраивают выходной контур.

»

§ 32. ИЗМЕРЕНИЕ ДЛИН ЛИНИЙ СВЕТОДАЛЬНОМЕРАМИ ЭОД-1, СВВ-1 И НЕКОТОРЫМИ ДРУГИМИ

Разберем основные источники ошибок, возникающих при изме­ рении. длин линий дальномером ЭОД-1. Как уже говорилось, при измерении больших длин на точность измерений существенно вли­ яют ошибка в скорости распространения света и частотная ошибка. Все, что было сказано относительно ошибки в скорости света ранее,, полностью применимо й здесь.

Частотная ошибка в светодальномере ЭОД-1 зависит от стабиль­ ности кварцевых генераторов: основного с частотой в 2,5 МГц и вспомогательного с частотой в 100 кГц, а также от работы пересчетного устройства.

При вычислении масштабной частоты для светодальномера ЭОД-1.

причем знак плюс соответствует измерениям на первом частотном, диапазоне, а знак минус — на втором. '

Кварцевый генератор в 2,5 МГц имеет высокую стабильность.. Обычно его частота за время полевого сезона не уходит от номинала.

2 0 ?

больше 1—2 Гц, и ошибка из-за его нестабильности' не превышает

1• і о - 6.

Кварцевый генератор в 100 кГц также обладает хорошей стабиль­ ностью. Кроме, того, ошибка за отличие частоты этого генератора от номинала значительно ослабляется во время измерений длин

.линий, так как отличие от номинала при измерении на первом ча­ стотном диапазоне войдет со знаком плюс, а на втором — со знаком минус, п среднее будет свободно от этой ошибки. Ошибка, вносимая пересчетным устройством, может достигать ± 3 Гц, что даст 12 Гц в масштабной частоте. Прн неоднократных измерениях эта ошибка -заметно уменьшается, и в конечном итоге ее влияние оказывается мало.

Таким образом, для светодальномера ЭОД-1 частотная ошибка невелика и не является главной.

Фазовая ошибка дальномера в основном определяется «фазовостыо», о которой уже говорилось в § 24, ошибками фазовращателя п ошибкой нулевой индикации. В зависимости от метеорологических условий величина светового потока, приходящего от отражателя, может быть различной. Прн очень малых световых потоках, когда стрелка индикатора фазы при переходе от одной индикации к смеж­ ной отклоняется меньше определенной величины (порядка 20 дело ний), фазовая ошибка может стать недопустимой.

Суммарная фазовая ошибка для светодальномера ЭОД значи­ тельно превышает частотную ошибку. Поэтому при измерении длин линий на исключение этой ошибки надо обращать особое внимание, т. е. уменьшать «фазовость», тщательно калибровать фазовращатель по оптической линии и возможно более точно производить нндпкацшо нуля. Наконец, остановимся на ошибке, связанной с постоянной по­ правкой К.

Если при измерении линии известной длины D измерять длину калибровочной линии I + К, то полученная длина D и длина I + К будут искажены практически одинаковыми ошибками. Поскольку измеряется известная длина, а длина калибровочной линии всегда известна, то можно получить величину поправки К.

Так как при измерении калибровочной линии оказывает влияние «фазовость», а также играет роль ошибка индикации, то постоянная

Теперь остановимся на программе наблюдений. Для разрешения неоднозначности нужно определить целые числа N , n n p безошибочно, а для этого необходимо определить приближенные масштабные частоты, на которых следует измерять длину линип. Программа составляется следующим образом. Дальномер наводят на отража­ тель и при наименьшем показании шкалы плавного генератора по­ лучают нулевую индикацию. Отсчет по шкале генератора или по пересчетному устройству записывается. Затем, постепенно изменяя масштабную частоту, получают все последующие нулевые индика-

208

дни в пределах первого частотного диапазона. Полученным индика­ циям приписывают порядковые номера, начиная с первого. То же самое нужно повторить, используя второй частотный диапазон. Одну половину приемов делают на первом частотном диапазоне, а вторую — на втором, причем в обоих случаях измерения ведут на первой (по номеру) и последней индикациях. Разность номеров индикаций в каждом диапазоне будет равна числу р. Напомним, что чем больше число р, тем надежнее вычисляются числа N u n .

Прежде чем приступать к измерениям, необходимо определить фазовость и если она велика, то уменьшить ее. Для этого нужно навести дальномер на отражатель, установить фазовращатель на отсчет, соответствующий середине отсчетной шкалы, и вращением рукоятки плавного генератора получить нулевую индикацию при первом фазовом положении. В этот момент измерить частоту. Затем проделать то же самое при других фазовых положениях. Из получен­ ных результатов найти среднее значение частоты и установить плав ный генератор на эту частоту. Тогда при первом фазовом положении стрелка индикатора фазы сойдет с нуля. Для ее возврата на нуль нужно перемещать дальномер по азимуту. Если'при всех фазовых положениях отклонение стрелки индикатора фазы не превышает 2—3 делений, то можно считать, что фазовость устранена достаточно, и полученное среднее значение масштабной частоты соответствует данному номеру нулевой индикации.

Переходим к изложению операций, из которых складывается один прием измерений.

Прежде всего необходимо подстроить выходной контур, затем выводить переменный фильтр («серый клин») до тех пор, пока.стрелка прибора-«Световой поток» не будет установлена на отсчет, указанный в паспорте прибора. Далее установить переключатель фазы в первое положение, фазовращатель на отсчет примерно 25 делений и рукоят­ кой плавного генератора установить отсчет, соответствующий соста-

. вленной программе наблюдений. Затем измерить частоту пересчетным устройством и поддерживать ее неизменной в течение всего ■приема. Поворачивая рукоятку фазовращателя, установить стрелку индикатора фазы на нуль и взять отсчет-по шкале фазовращателя. При этом отмечают направление движения стрелки индикатора фазы: если это направление совпадает с направлением вращения рукоятки фазовращателя, то нулевая индикация четная (число N четное) и ей приписывают знак плюс; если же направления не совпадают, то N — число нечетное и ставят знак минус. Такие действия следует повто­ рить нри всех положениях фазового переключателя. На этом за­ канчивается первый полуприем измерений на отражатель. Измерения по калибровочной линии делаются в том же порядке. Для этого нужно включить калибровочную линию и установить на ней отсчет, равный целому числу делений. После этого поворотом рукоятки фазовращателя установить стрелку индикатора фазы на нуль и взять отсчет по шкале фазовращателя. Этігдействия нужно повторить и при

всех других фазовых положениях.