Оптические дальномеры. Нитяной дальномер

Определение расстояний оптическими дальномерами основано на решении равнобедренного треугольника MFN (рис. 8.5,а), в котором искомое расстояние D определяется по малому углу , называемому параллактическим углом, и противолежащей ему стороне , называемой базой. При определении расстояний одну из величин ( или ,) принимают постоянной величиной, а вторую измеряют. В зависимости от этого различают:

а) дальномеры с постоянным углом и переменной базой;

б ) дальномеры с переменным углом и постоянной базой.

Наиболее распространенным оптическим дальномером яв­ляется нитяный дальномер с постоянным параллактиче­ским углом. Этот дальномер имеется в зрительных трубах геодезических приборов и состоит из двух горизонтальных штрихов, называемых дальномерными нитями, расположенных симметрично относительно центрального штриха сетки нитей (рис.8.5, б). В комплект дальномера входит дальномерная рейка с делениями. Если в начальную точку А установить прибор, а в точку В дальномерную рейку, то искомое расстояние бу­дет равно

(8.10)

Из подобия треугольников MFN и aFb имеем

Рис.8.5. Схемы измерения расстояний нитяным дальномером:

а — параллактический треугольник; б — схема нитяного

дальномера; в — схема определения нитяным дальномером

горизонтального проложения линии

откуда

где — отсчет, соответствующий числу делений дальномерной рейки, видимых в трубу между дальномерными нитями; — фо­кусное расстояние объектива; — расстояние между дально­мерными нитями.

Отношение для данного прибора постоянно и называется коэффициентом дальномера. Кроме того, бу­дем считать, что постоянное слагаемое дальномера. Тогда, в соответствии с (8.10) получаем

(8.11)

В современных теодолитах, имеющих трубы с внутренней фокусировкой, постоянное слагаемое с

близко к нулю. Прене­брегая этой величиной, получим

(8.12)

Коэффициент дальномера обычно равен 100, что соответ­ствует углу = 34,38^/ . Для определения на ровной местно­сти мерной лентой откладывают расстояния 50, 100 и 150 м и делают по дальномерной рейке отсчеты, которые при К= 100 должны быть те же, что и отмеренные лентой, но в санти­метрах. Если коэффициент дальномера оказался не равен 100, изготавливают рейку специально для данного дальномера или составляют таблицу поправок. При определении расстояния по формуле (8.12) предполага­ется, что дальномерная рейка находится перпендикулярно ли­нии визирования. Однако при определении наклонных рас­стояний линия визирования, очевидно, не будет перпендику­лярна к вертикально стоящей рейке (рис. 8.5, в). Поэтому для вычисления действительного расстояния D необходимо от от­счета по рейке перейти к отсчету ', соответствующему пра­вильному положению рейки. Для этого рассмотрим треуголь­ник . Угол в вершине N этого треугольника равен углу наклона линии визирования' , а угол при точке M_I близок к 90°. Поэтому можем записать

или

С учетом (8.12)получим

и горизонтальная проекция линии будет равна

. (8.13)

Точность определения расстояний нитяным дальномером характеризуется относительной ошибкой порядка 1 :400.

На точность нитяного дальномера значительное влияние ока­зывает толщина дальномерных нитей, снижающая точность отсчитывания по рейке. Этот недостаток устранен в дально­мерах двойного изображения. Перед объективом трубы такого дальномера устанавливается оптический клин К. или компенсатор, закрывающий половину светового отверстия объектива (рис. 8.6)Визирный луч, проходя через оптический клин, отклонится на некоторый параллактический угол в точку M_I. В результате наблюдатель увидит два изображе­ния рейки, смещенных на величину базы .

Измерение расстояния от прибора до рейки в этом случае будет зависеть от типа применяемого дальномера. В дальномерах, с постоянным параллактическим углом, путем совмещения двух изображений рейки измеряется величина базы . В даль­номерах с постоянной базой перемещением линзового компен­сатора с помощью специальной шкалы измеряют величину параллактического угла . Дальномер ДНР-5 (дальномерная насадка редукцион­ная) относится к дальномерам двойного изображения с посто­янным параллактическим углом
Рис. 8.6. Схема оптического дальномера

двойного изобра­жения

и переменной базой. Этот при­бор позволяет измерять расстояния от 20 до 200 м со
средней квадратической ошибкой 5 см на 100 м расстояния, т. е. отно­сительной ошибкой порядка 1 : 2000. Прибор представляет собой насадку на зрительную трубу теодолита с наружным диамет­ром объектива 46 мм. Применяется, в основном, с теодолитами типа Т5, Т15. При работе с теодолитами типа Т30, у которых наружный диаметр оправы объектива равен 38 мм, для уста­новки дальномерной насадки используется переходное кольцо.

Постоянный параллактический угол у дальномера ДНР-5 задается дальномерным оптическим клином, закрывающим по­ловину поля зрения трубы.

В комплекте прибора имеются две дальномерные рейки разной длины с сантиметровыми делениями. Рейки при изме­рениях устанавливаются вертикально в подставке на штатив по круглому уровню.

Особенностью дальномера ДНР-5 является наличие редуци­рующего клина, который вместе с дальномерным клином закры­вает половину объектива зрительной трубы. При наклонах зри­тельной трубы редуцирующий клин изменяет отсчет по дальномерной рейке, приводя измеряемое расстояние к горизонту.

Дальномерный клин прибора подбирается с таким углом, чтобы коэффициент дальномера был равен 100. Расстояния при использовании дальномера ДНР-5 определяются по формуле (8.11), в которой значение п соответствует величине базы , вы­раженной в делениях дальномерной рейки.

Дальномер ДН-8 относится к дальномерам с перемен­ным параллактическим углом и постоянной базой. Дальномер позволяет измерять расстояния с относительной ошибкой 1/1200—1/1500. Прибор представляет собой насадку к зритель­ной трубе теодолита с наружным диаметром оправы объектива 46 мм. Измерение параллактических углов осуществляется линзовым компенсатором, состоящим из измерительных и ус­тановочных линз, перемещающихся независимо друг от друга.

Дальномерная рейка представляет собой штангу, на кото­рой укреплены две пары марок, образующих две базы

разме­рами 1018 мм и 550 мм. Рейка укрепляется на штативе и ус­танавливается горизонтально по круглому уровню.

Расстояние при использовании дальномера ДН-8 определя­ется по формуле

(8.14)

где — постоянное слагаемое дальномера. По малости угла можно записать

Обозначив = К - коэффициент дальномера, получим

(8.15)

Для вычисления поправки за наклон линии измеряется угол наклона при наведении средней горизонтальной нити на сере­дину дальномерной рейки.

Дальномер Д-2 с постоянной базой и переменным парал­лактическим углом выпускается в виде самостоятельного при­бора. Позволяет определять расстояния от 40 до 400 м со сред­ней квадратической погрешностью 2 см на 100 м расстояния, т. е. с относительной ошибкой порядка 1 : 5000.

Для измерения параллактического угла прибор снабжен оптическим комбинированным компенсатором, состоящим из клинового и линзового компенсаторов. Клиновый компенсатор образует постоянную часть параллактического угла, линзовый компенсатор определяет переменную часть этого угла. Полная величина параллактического угла состоит из двух его состав­ляющих— постоянной и переменной части.

Для измерения угла наклона линии визирования прибор имеет вертикальный круг. По значению угла наклона в изме­ренную линию вводится поправка за наклон. В комплекте при­бора имеется дальномерная рейка длиной 2 м. Рейка состоит из 6 марок, образующих 5 баз по 40 см каждая, используемых в зависимости от длины измеряемой линии. Рейка при измерениях может располагаться как горизонтально, так и верти­кально. При вертикально расположенной рейке расстояния оп­ределяются с относительной ошибкой порядка 1/3000.