Рассмотрим
подробно принцип определения расстояний
с помощью нитяного дальномера.
Нитяной
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
,
где
а
– расстояние между дальномерными нитями
на сетке нитей;
f
– фокусное расстояние объектива
зрительной трубы.
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 получают
по формуле
,
где
K
= 100 – коэффициент дальномера;
с
–
постоянная нитяного дальномера (для
большинства приборов с близка к нулю).
Точность
нитяного дальномера примерно составляет
1:400 от измеренного расстояния. Длинные
линии целесообразно измерять короткими
отрезками длиной 50 – 100 м. Точность
измерений в этом случае может достигать
1: 600 и даже 1:1000.
Чаще
всего нитяный дальномер используют при
определении дальномерных расстояний
до точек при топографической
(тахеометрической) съемке.
Теория
нитяного дальномера.
Наиболее
распространенным является нитяный
дальномер с постоянным параллактическим
углом. Он весьма прост по устройству и
имеется в зрительных трубах всех
геодезических приборов. Сетка нитей
таких труб кроме основных вертикальной
и горизонтальной нитей имеет дополнительные
штрихи (нити), называемые дальномерными.
С их помощью по дальномерной рейке
определяют расстояние D между
точками местности (рис. 5)
D
= D’ + f + δ
где D‘ –
расстояние от переднего фокуса объектива
до рейки,
,f –
фокусное расстояние объектива,
δ —
расстояние от оси вращения теодолита
до объектива.
Рассмотрим
подобные треугольники АВF и а1b1F
(рис. 5)
=
где аb = P – расстояние
между
Рис.
5. Схема определения расстояний оптическим
дальномерными нитями,
нитяным
дальномером
АВ =
n – число
сантиметровых делений между дальномерными
нитями на рейке.
Тогда:
D‘
=
∙n
D
= D‘
+ f
+ δ = f
/P
∙ n
+ f
+ δ
Отношение f
/P называется
коэффициентом дальномера и обозначается K,
а сумма (f
+δ)
– постоянная
дальномера и обозначается С.
Тогда:
D
= K ∙
n + С.
Дальномерные
нити наносят так, чтобы при сантиметровых
делениях коэффициент дальномера К = 100.
Обычно при f объектива
равном 200 мм P берут
равным 2 мм, тогда K = 100.
В
современных теодолитах постоянная
дальномера С
близка к нулю, поэтому число метров в
измеряемом расстоянии равно числу
метров в дальномерном отсчете
D = K ∙
n = 100 ∙
n.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Нитяные дальномеры: назначение, устройство, правила использования
Содержание
- Основные нюансы
- Теория и принцип
- Что еще нужно знать?
Существует немало разновидностей измерительного (дальномерного) оборудования. Нитяной дальномер присутствует практически в любой модели теодолита. Благодаря ему реализуется такая дополнительная опция, как определение расстояния.
Основные нюансы
Необходимость мерить дистанцию теодолитом возникает, когда производится тахеометрическая либо горизонтальная съемка. Нитяной дальномер представляет собой пару дальномерных нитей. Процедура приблизительно такова:
- сначала устанавливается высота устройства (теодолита) по отношению к точке стояния;
- потом монтируется нивелирная рейка на том месте, до которого требуется промерить дистанцию;
- наводят трубу на отсчет, близкий к высоте самого аппарата;
- берут отсчеты по двум дальномерным нитям (сверху и снизу);
- определяют величину отсчета по дальномеру по специальной формуле, учитывающей коэффициент, различие отсчетов по рейке;
- вносят полученный результат в журнал итогов тахеометрической съемки.
На следующей стадии устанавливают горизонтальное положение. Для этого в процессе камеральной обработки результатов применяют другую формулу, учитывающую угол наклона визирных лучей. Чтобы упростить работу, используя теодолит с обратным отображением, расположенную сверху дальномерную нить ориентируют на близкое значение (в дециметрах).
Это позволяет ускорить определение разности отсчетов. А вот если используется теодолит прямого типа, то наводку нужно делать на нижнюю нить.
Теория и принцип
Нитяной дальномер, позволяющий проводить измерение длин линий, присутствует в подавляющем большинстве моделей геодезического оборудования. Сеть включает пару главных дальномерных нитей. Их проекция через зрительную трубу формирует угол параллакса. При этом большое практическое значение имеют дистанция, разделяющая дальномерные нити, и фокус объектива. Чтобы измерить расстояние, применяют рейки с сантиметровой шкалой.
Сначала берут отсчет, показывающий количество видимых через зрительную трубу сантиметров, разделяющих проекции нитей. Коэффициент дальномера принимается равным 100. Судя по имеющейся информации, точность оптических нитяных дальномеров составляет порядка 1: 400 (0,25%) измеряемого расстояния. Для более точного промера длинных линий советуют разбивать их на отрезки по 50—100 м. При таком подходе погрешность сокращается в 1,5—2,5 раза.
Чаще всего параллактический угол постоянен. В этом случае, чтобы определить при помощи дальномерной рейки расстояние между двумя точками, нужно складывать:
- промежуток от края фокуса до рейки;
- фокусное расстояние;
- расстояние между объективом и осью кручения теодолита.
Что еще нужно знать?
Так называемое постоянное слагаемое дальномера жестко и однозначно задано в любой конструкции. Его величина — несколько сантиметров; точный показатель приводится в техническом паспорте дальномера. При измерениях крупных расстояний или невысоких требованиях точности постоянное слагаемое можно проигнорировать. Следствием теории нитяного дальномера является то, что во время измерения рейка должна оказываться по нормали к лучу визира. При замере наклонного расстояния видимый отрезок рейки подменяется другим отрезком.
Когда из-за препятствий (водоемов, котлованов, построек) расстояние нельзя промерить лентой, его определяют по косвенной методике. Обязательно проводят контрольный замер, строя дополнительный треугольник по базису, а затем, если нет чрезмерно больших расхождений, нужно вычислить среднее арифметическое. Нитяной, как и любой другой дальномер, работает за счет «решения» особого длинного равнобедренного треугольника AMN.
Сторону MN принято называть базой, а расположенный против нее угол — параллактическим углом. Чаще всего угол параллакса невелик.
Замер расстояния в приборах с неизменной базой и меняющимся углом проводят с учетом радиана, расписанного в угловых секундах. Но чаще применяют дальномеры со стабильным углом и сменяющейся базой. Если предусмотрена внутренняя фокусировка, фокусное расстояние изменяют, двигая фокусирующий компонент. В этом случае применяют формулу определения расстояния, включающую коэффициент, результат дальномерного отсчета по рейке и поправку. Уровень поправки подбирается опытным путем, используя горизонтальный базис длиной до 150 м.
Это расстояние разбивают на отрезки по 10 м. Чтобы компенсировать хотя бы частично воздействие вертикальной рефракции, используют горизонтальные рейки. Тогда придется размещать дальномерные нити по горизонтали (по отношению к сетке трубы). Поправка для приведения линии к горизонту определяется с учетом наклона линии горизонта. Нитяной дальномер позволяет замерять линии длиной максимум 300 м, при этом погрешность может достигать 0,3%.
Может показаться, что это значение слишком велико. Но на деле для топографической и геодезической съемок такая погрешность вполне приемлема. Можно использовать нитяной дальномер и для решения ряда других задач, возникающих в инженерной геодезии. Важно: иногда общепринятый коэффициент 100 для такого прибора оказывается неверен и не дает хороших результатов. В этом случае реальный точный коэффициент вычисляют, деля фокусное расстояние на промежуток от одной до другой дальномерной нити.
Комплект некоторых нитяных дальномеров включает шашечные рейки с сантиметровыми делениями. Когда световые лучи, уйдя от дальномерных нитей, проходят сквозь объектив в передний фокус, они попадают на рейку в двух точках. Коэффициент 100 удобен, если параллактический угол составляет 34,38 градуса.
При отличии от этого показателя, конечно, приходится проводить дополнительные расчеты. Но тогда вычислить точное расстояние в метрах и получить целые числа вряд ли получится.
В следующем видео вас ждет измерение горизонтального угла теодолитом.
Теория
Измерение длины линии оптическими дальномерами
Дальномерами называются геодезические приборы, с помощью которых расстояние между двумя точками измеряют косвенным способом. Дальномеры подразделяют на оптические и электронные. Простейший оптический дальномер с постоянным углом — нитяной (рис. 22, а,б) имеется в зрительных трубах всех геодезических приборов. В поле зрения трубы (рис. 22, 6) прибора видны три горизонтальные нити. Две из них, расположенные симметрично относительно средней нити, называются дальномерными. На Рис. 22,б от буквы «Д» показывают стрелки на верхнюю и нижнюю дальномерные нити. Нитяной дальномер применяют в комплекте с нивелирной рейкой, разделенной на сантиметровые деления. В приведенном примере на верхних фрагментах рисунка между крайними нитями располагаются 25 сантиметровых делений рейки. Расстояние S между измеряемыми точками на местности S = 25 см 100 = 25 м, здесь 100 это стандартный коэффициент дальномера. На нижнем увеличенном фрагменте расстояние от инструмента до рейки S = 4,8 см 100 = 4,8 м, где 4,8 см количество сантиметров на нивелирной рейке, расположенных между дальномерными нитями.
На расстоянии до 200 м по нитяному дальномеру «на глаз» можно отсчитать с точностью до 0,5 сантиметрового деления, что соответствует погрешности 0,5 м в определении расстояния. На расстоянии до 100 м — до 0,2 сантиметрового деления или погрешность 0,2 м. Нитяным дальномером можно измерить линии длиной до 300 м с погрешностью 1:300 от длины.
Работа с нитяным дальномером. Для измерения расстояний по нитяному дальномеру нужно взять отсчеты по верхней и нижней дальномерным нитям. Разность этих отсчетов умножают на коэффициент дальномера, равный 100. Это будет расстояние от прибора до рейки. Перед измерением линий на ее концах устанавливают прибор и рейку. Отсчеты по рейке берут до миллиметров.
Для зачета студент должен сдать измерение горизонтального и вертикального углов по комбинации марок, выданной преподавателем , линий и реферат: «Поверки и юстировки теодолита 2Т30».
Вопросы для самопроверки
1. Кратко охарактеризуйте назначение и устройство теодолита.
2. Поверки и юстировки теодолита.
3. Принцип измерения горизонтального угла теодолитом.
4. Место нуля, его определение, приведение место нуля к нулю.
5. Принцип измерения вертикального угла теодолитом и вычис-ление угла наклона.