2.2.6. Высокоточные измерения линий шкаловыми лентами и инварными проволоками

Стальные шкаловые ленты и инварные проволоки имеют такую же длину, как и штриховые - 20, 24 и 50 м. Ленты и проволоки 1 при измерениях подвешиваются на штативах 2 (рисунок 2.29), установленных на интервалах, равными мерной ленте, с точностью до 3 см. Натяжение их фиксируется динамометрами 4. Отсчеты снимаются по двум шкалам 3 (передней и задней) относительно крестообразных нарезок на целиках штативов.

Длина измеряемого участка линии l между штативами (пролет) вычисляется по формуле

l = l₀ + (П - З) , (2.40)

где l₀ – длина ленты (проволоки) между нулевыми делениями шкал, определяется путем компарирования ленты;

П – отсчет по передней шкале;

З – отсчет по задней шкале.

Остаток на конце линии измеряется дважды стальной рулеткой. А общая длина измеряемой линии L получается суммированием длин всех пролетов

L = n l₀ +∑ (П - З) + r , (2.41)

где n – число уложенных лент (пролетов) в измеренной линии;

r – остаток линии.

Д ля получения окончательной величины измеряемой линии в полученные результаты вводятся поправки за компарирование и температуру

L = n l₀ +∑ (П - З) + r + n _К ± n _T , (2.42)

где _К – поправка за компарирование мерного прибора, это разность между длиной рабочей и нормальной лент;

_T - поправка за температуру мерного прибора, _T = L  (t –t₀), вводится в результат измерения с полученным знаком;

 - коэффициент температурного расширения металла мерного прибора при 1⁰С (для стали  = 0,0000125);

t - температура в момент измерения линии;

t₀ – температура в момент компарирования мерного прибора.

2.2.7. Высокоточные измерения линий электронными дальномерами

В основе электронных дальномеров лежит известное из физики соотношение между измеряемым расстоянием D, скоростью распространения электромагнитных колебаний С и временем τ прохождения электромагнитных волн вдоль измеряемой линии и обратно

. (2.43)

Светодальномер является электроннооптическим прибором, который предназначен для измерения расстояний от 3 до 25 км при создании государственных геодезических сетей с помощью электромагнитных волн светового диапазона. Точность измерения линий составляет от 1:10000 до 1:400000.

Д ля измерения расстояния АВ (рисунок 2.30) в точке А устанавливают светодальномер (приемопередатчик) 1, а в точке В - отражатель 2.

Световой поток, посланный дальномером из точки А, отразившись в точке В, возвращается в исходную точку А, тем самым пройдя измеряемое расстояние D дважды за определенное время τ.

Формула (2.43) показывает, что для определения расстояний светодальномером нужно знать величину С и определить время τ.

Скорость С можно определить по формуле

, (2.44)

где С₀ - скорость распространения электромагнитных волн в вакууме, которая определена с высокой точностью 299792,5 км/с;

n - показатель преломления воздуха, определяемый по метеорологическим элементам воздуха (температуре, давлению, влажности).

Время τ можно измерить в результате сравнения электромагнитного излучения до и после прохождения измеряемого расстояния. Приемо-передатчик светодальномера фиксирует моменты времени выхода t₁ и возвращения t₂ светового потока, что позволяет определить время его распространения в оба конца

τ = t₂ - t₁ . (2.45)

Сигнал от передатчика направляют на приемник двумя различными путями. Первый (опорный) – без выхода на дистанцию по специальному каналу, второй (измерительный) – через измеряемую дистанцию к отражателю и обратно. В приемном устройстве опорный и измерительный сигналы проходят одинаковый путь, что сводит к минимуму влияние параметров этого устройства на точность измерения.

Существуют два основных метода измерения времени распространения электромагнитных волн: импульсный и фазовый. Импульсный метод основан на непосредственном измерении времени τ, однако технически трудно точно зафиксировать моменты излучения и приема импульса. Поэтому этот метод не нашел применения в конструкциях дальномеров. В современных дальномерах промежуток времени τ определяют косвенно фазовым методом, который основан на измерении разности двух фаз электромагнитных колебаний (прямых и отраженных).

Радиодальномеры из-за особенностей излучения, приема и распространения радиоволн применяют главным образом при измерении сравнительно больших расстояний и в навигации.