Оптические дальномеры

По конструктивным решениям оптические дальномеры подразделяются на нитяной и двойного изображения. Принцип измерения расстояний оптическим дальномером основан на решении прямоугольных либо равнобедренных треугольников, которые образуются между глазом наблюдателя и базисом дальномера (рейкой). Схема (вне зависимости от конструкции) представлена на рис. 3.5. На этом рисунке угол β весьма мал и называется параллактическим углом, а противоположная ему сторона b есть базис дальномера. Расстояние определяется по формуле D = (b/2)ctg(β/2) или D=kb, где k=(1/2) ctg(β/2) - коэффициент дальномера.

Рис. 3.5. Принцип действия оптического дальномера.

Оптические дальномеры бывают с постоянным β и переменным b, постоянным b и переменным β, либо с переменными b и β.

Нитяной дальномер - наиболее распространенный оптический дальномер с постоянным β и переменным b. Встроен практически во все зрительные трубы геодезических приборов. Это собственно два горизонтальных штриха сетки нитей. В качестве базиса используется рейка с сантиметровыми делениями. Дальномер и рейка располагаются на концах измеряемой линии. Могут быть два случая измерения расстояния нитяным дальномером:

1. Визирная ось трубы перпендикулярна вертикальной оси рейки (рис. 3.6). Лучи от глаза наблюдателя через окуляр, сетку нитей, объектив, проходят через фокус эквивалентной линзы объектива F и отсекают на рейке n делений в см. Из подобия треугольников FMT и Fm₁t₁ имеем: d₁/n=f/P; d₁ = (f/P)n, из рисунка следует, что D = d₁+f+δ, где f - фокусное расстояние объектива, δ - расстояние от объектива до оси вращения прибора. Обозначив K=f/P и C=f + δ, получим D=Kn+C, где К называется коэффициентом дальномера, С - постоянная дальномера, весьма малая в современных зрительных трубах величина, поэтому ею пренебрегают, тогда имеем основную формулу нитяного оптического дальномера D=Kn. Причем обычно К=100. Следовательно, разность отсчетов по рейке n в сантиметрах дает сразу расстояние от прибора до рейки в метрах.

Рис. 3.6. Измерение расстояний оптическим дальномером с

горизонтальным визирным лучом.

2. Визирная ось трубы не перпендикулярна вертикальной оси рейки (рис. 3.7). На рис. 3.7 V - угол наклона визирной оси к горизонту; n-разность отсчетов по вертикальной рейке n' - то же для рейки, перпендикулярной визирной оси, то есть наклонной к горизонту.

Тогда имеем d =(D + C)cosV. После ряда преобразований можно получить d = Kn+C-(Kn+C)sin²V или d = D-ΔD, причем с ростом V величина ΔD увеличивается. Другая формула:

d = Dcos²V.

Рис. 3.7. Измерение расстояний наклонным визирным лучом.

Точность измерения расстояний нитяным дальномером зависит от точности отсчетов по рейке, влияния вертикальной рефракции и параллакса сетки нитей. Она составляет от 1/200 до 1/400. Предельное расстояние, измеряемое нитяным дальномером, составляет 300 м.