Измерения лазерного дальномера составили 3 км чему равна временная задержка

Интересный принцип работы лазерного дальномера или как надо пользоваться измерителем

С каждым днем в нашей повседневной жизни появляется все больше техники, позволяющей решать множество задач. Простые привычные в обиходе предметы сменяются более усовершенствованными инновационными новинками. Вот и традиционной рулетке нашлась современная альтернатива – лазерный дальномер. Это электронный оптический прибор, который используется для измерения длины, высоты, площади, объема, расстояний между объектами. При помощи этого оборудования замеры плоскостей выполняются с максимальной точностью. Лазерный дальномер, кроме строительной сферы, широко применяется в ландшафтном дизайне, в военной промышленности, в космической и авиационной геодезии, астрономии и других отраслях. Зная принцип работы устройства, можно использовать лазерный прибор в своих целях с максимальной эффективностью. Технологии стремительно развиваются, но и требования к качеству строительной техники постоянно растут. Современные модели измерительных приборов оснащены дополнительными полезными опциями и улучшенными рабочими характеристиками. В продаже можно встретить лазерные дальномеры с оптическим и цифровым визиром.

Какое предназначение инструмента

Лазерная линейка – еще одно название оптического прибора для измерения расстояний между предметами. Многие по привычке называют его лазерная рулетка. В любом случае, под этими именами скрывается один и тот же прибор. В основе работы устройства лежит измерение интервала времени между зондирующим сигналом и сигналом отражения от объекта.

Инженерно-геодезические измерения – основополагающая строительных работ. Мероприятия проводятся задолго до начала возведения зданий и сооружений. Вопрос точности выполненных геодезических работ играет важную роль, и по итогу определяет качество и надежность построенных объектов. Вот почему в строительстве так важна точность измерений. Лазерный дальномер выполняет замеры с высочайшей точностью, а по уровню показаний значительно превосходит стандартные измерительные приборы (рулетки, мерные ленты).

Лазерный дальномер – находка для строителей. С его помощью можно:

Какой принцип работы у лазерных дальномеров

Конструктивно оптический прибор состоит из следующих элементов:

Все элементы заключены в пластиковый или металлический корпус. Последний – выходит дороже, но долговечнее. На поверхности имеются кнопки управления и ЖК-дисплей. По габаритам прибор выглядит не больше мобильного телефона. Но встречаются и совсем миниатюрные модели лазерных дальномеров, которые к тому же стоят дешевле. Работает устройство от аккумуляторных батареек. Их запаса хватает, чтобы выполнить около двух тысяч измерений.

При включении лазерного прибора и наведении его на нужный объект, электромагнитная волна генерирует лазерный луч, который отражается от исходной зоны. Тут же сигнал возвращается в приемник, после чего происходит обработка данных.

В основе работы оборудования заложен подсчет временного интервала, за который лазерный луч проходит расстояние от исходной точки до объекта, и обратно. Полученное время прохождения сигнала микроконтроллер умножает на скорость лазерного луча, затем делит эту величину пополам. Полученный результат выводится на дисплей за доли секунды в понятной единице измерения (сантиметрах, миллиметрах, дециметрах или метрах). Расстояния для электронного измерителя длины также не есть проблемой. Он с такой же точностью выдаст результаты, даже если человек находится вдали от объекта.

Виды рассматриваемых измерителей

Лазерный дальномер или рулетка, по типу обработки излучаемого сигнала, бывает двух видов:

Лазерный измерительный прибор, в основе которого лежит фазовый метод обработки сигналов, обладает необычайно высокой точностью измерений и пользуется спросом у геодезистов, топографов, строителей. Это дорогое профессиональное оборудование. Импульсные дальномеры более доступны в цене, потому пользуются большей популярностью.

Преимущества рулетки лазерного типа

Только представьте себе, сколько неудобств вы испытываете при использовании традиционной рулетки. Ограниченность размера полотна, вечные надломы при замерах на расстоянии, невозможность измерить дистанцию до нужной плоскости в одиночку. Чтобы зафиксировать результаты приходиться иметь под рукой калькулятор, карандаш и блокнот. Сама скорость измерения оставляет желать лучшего, а значит падает производительность работ на строительном объекте.

«Умная» рулетка поможет избежать всех этих неудобств, облегчив и ускорив процесс. Теперь не придется крепить конец металлического полотна, следить за его натяжением и контролировать, чтобы он не слетел.

Преимущества лазерной рулетки:

Есть отечественные мастера, которые создают лазерный дальномер своими руками. Самодельный прибор используют в бытовых условиях.

По каким параметрам выбирать

Лазерный дальномер делится на два класса: бытового и профессионального назначения. Первый вариант – доступен каждому, имеет базовый набор функций, вполне подходит для домашнего ремонта и строительства. Второй класс – из разряда профессионального оборудования и его функциональные возможности куда шире. А цена – оправдана высокая. Тут уж за качество придется платить.

Но это вовсе не означает, что бюджетные модели стоит сразу «отмести» и копить средства на вариант подороже. Посудите сами, какой смысл покупать дорогущий прибор с оригинальными «примочками», если в них нет никакой необходимости. Ведь можно купить лучший лазерный дальномер для дома, не переплачивая за ненужные функции.

Критерии выбора устройства:

Полезные дополнительные опции, которыми оснащаются модели «побогаче»:

Как пользоваться в помещении и на улице – отличия

Работа прибора на улице и в помещении несколько отличается. Дальномер для улицы должен оснащаться отражающей пластиной – визиром. Для работы в солнечный день не обойтись без специальных красных очков. Они помогут обнаружить лазерный луч на плоскости при ярком дневном свете. Рулетка лазерного типа для улицы чаще имеет прочный корпус, специально предназначенный для работы на открытом воздухе. Цена дальномера для дома и улицы несколько различается. Последний будет стоить немного дороже. В остальном же действия измерительных приборов – идентичное.

Погрешность большинства бюджетных моделей дальномера составляет всего ничего – 1-3 мм.

На некорректность выдаваемых показаний и увеличение погрешности влияют несколько факторов:

Рулетка электронного типа никакой сложности в работе не представляет. Включить прибор, нажать кнопку и наблюдать результаты на дисплее – что может быть проще. Но есть все же некоторые правила, которых стоит придерживаться:

Для чего прибору нужна поверка и калибровка

Лазерные рулетки относятся к высокотехнологичным средствам измерения, и перед началом эксплуатации подлежат процедуре поверки (аттестации). Метрологическая аттестация проводится с целью подтверждения заявленных характеристик прибора и дальнейшей его регистрации в едином государственном реестре измерительных устройств.

Это мероприятие выполняется в таких случаях:

Поверка происходит в несколько этапов:

По итогу аттестации выдается свидетельство, подтверждающее точность измерений дальномера в пределах установленной погрешности.

Процедуры поверки и калибровки носят один и тот же характер, только последняя выполняется в частном порядке по желанию владельца. Есть фирмы, предоставляющие услуги калибровки владельцам приборов, которые не внесены в государственных реестр, так же с выдачей на руки свидетельства.

Теперь вы знаете по каким критериям нужно выбирать дальномер лазерного типа, чтобы выполнять быстрые и точные замеры. Осталось найти надежного продавца, который предложит вам качественный и сертифицированный товар.

Верного помощника в точных измерениях предлагает купить онлайн-магазин Cylinder. Заказать лазерный строительный дальномер с доставкой можно, оформив заявку прямо на сайте. Листая страницы онлайн-каталога, возможно, вы найдете и другие полезные для себя товары для дома, работы и отдыха.

Делать покупки на сайте одинаково удобно с любых уголков нашей страны. Мы стараемся отправлять товары в день заказа, понимая, как для вас важно получить его как можно быстрее.

Источник

Дальномеры в тахеометрах

Виды дальномеров, применяемых в тахеометрах. Лазерный дальномер: физические основы измерений и принцип действия, особенности конструкции и применение. Физические основы измерений и принцип действия оптического дальномера, измерение нитяным дальномером.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ГЕОИНФОРМАТИКИ И ГЕОДЕЗИИ

ДОКЛАД ПО ГЕОДЕЗИИ

«Дальномеры в тахеометрах»

ПОДГОТОВИЛА ст.гр. ГИС-08 Гудиниц Д.В.

ПРОВЕРИЛ доц. Лунёв А.А.

2. Виды дальномеров

3. Лазерный дальномер

3.1 Физические основы измерений и принцип действия

3.2 Особенности конструкции и принцип работы. Виды и применение

4. Оптический дальномер

4.1 Физические основы измерений и принцип действия

4.1.2 Нитяной дальномер с постоянным углом

4.1.3 Измерение нитяным дальномером наклонного расстояния

4.2 Особенности конструкции и принцип работы

Известно, что требования к качеству строительной продукции быстро растут Возрастает и необходимость постоянного повышения общего технического уровня строительных работ, надежности, долговечности, эстетичности, технологичности строительного производства.

Инженерно-геодезические измерения и инженерно-геодезические построения занимаю особое место в общей схеме строительных работ. Они начинаются задолго до начала строительства при проведении инженерно-геодезических изысканий, выноса проектов сооружений в натуру, являются составной частью технологии строительно-монтажных работ в период всего строительства, а также сопутствуют при проверке качества строительной продукции и продолжаются в эксплуатационный период при проведении наблюдений за деформациями зданий и сооружений, если того требуют условия проекта. Поэтому вопросы точности проведения геодезических работ имеют принципиальное значение, ибо они в конечном счете определяют уровень качества и надежность выстроенных зданий и сооружений.

При оценке надежности и точности измерений главным является выбор совершенной методики геодезических работ и соответствующих приборов и оборудования, исходя из заданных технологических требований проекта и допусков,

С ростом научно-технического прогресса и технического уровня строительства развивались и совершенствовались методики и приборы для проведения инженерно-геодезических работ.

2. Виды дальномеров

лазерный оптический дальномер тахеометр

Дальномерные приспособления делятся на активные и пассивные:

§ дальномеры, использующие оптический параллакс (напр. дальномерный фотоаппарат)

§ дальномеры, использующие сопоставление объекта какому-либо образцу

Принцип действия дальномеров активного типа состоит в измерении времени, которое затрачивает посланный дальномером сигнал для прохождения расстояния до объекта и обратно. Скорость распространения сигнала (скорость света или звука) считается известной.

Измерение расстояний дальномерами пассивного типа основано на определении высоты h равнобедренного треугольника ABC, например по известной стороне AB = l (базе) и противолежащему острому углу b (т. н. параллактическому углу). При малых углах b (выраженных в радианах)

3. Лазерный дальномер

Широко применяется в инженерной геодезии, при топографической съёмке, в военном деле, в навигации, в астрономических исследованиях, в фотографии.

Лазерный дальномер это устройство, состоящее из импульсного лазера и детектора излучения. Измеряя время, которое затрачивает луч на путь до отражателя и обратно и зная значение скорости света, можно рассчитать расстояние между лазером и отражающим объектом.

Рис.1 Современные модели лазерных дальномеров

Способность электромагнитного излучения распространяться с постоянной скоростью дает возможность определять дальность до объекта. Так, при импульсном методе дальнометрирования используется следующее соотношение:

Рассмотрение этого соотношения показывает, что потенциальная точность измерения дальности определяется точностью измерения времени прохождения импульса энергии до объекта и обратно. Ясно, что чем короче импульс, тем лучше.

3.1 Физические основы измерений и принцип действия

При фазовом методе дальнометрирования лазерное излучение модулируется по синусоидальному закону. При этом интенсивность излучения меняется в значительных пределах. В зависимости от дальности до объекта изменяется фаза сигнала, упавшего на объект. Отраженный от объекта сигнал придет на приемное устройство также с определенной фазой, зависящей от расстояния. Оценим погрешность фазового дальномера, пригодного работать в полевых условиях. Специалисты утверждают, что оператору не сложно определить фазу с ошибкой не более одного градуса. Если же частота модуляции лазерного излучения составляет 10 Мгц, то тогда погрешность измерения расстояния составит около 5 см.

По принципу действия дальномеры подразделяются на две основные группы, геометрического и физического типов.

Рис.2 Принцип действия дальномера

Принцип действия дальномера физического типа состоит в измерении времени, которое затрачивает посланный дальномером сигнал для прохождения расстояния до объекта и обратно. Способность электромагнитного излучения распространяться с постоянной скоростью дает возможность определять дальность до объекта. Различают импульсный и фазовый методы измерения дальности.

При импульсном методе к объекту посылается зондирующий импульс, который запускает временной счетчик в дальномере. Когда отраженный объектом импульс возвращается к дальномеру, то он останавливает работу счетчика. По временному интервалу (задержке отраженного импульса), с помощью встроенного микропроцессора, определяется расстояние до объекта:

3.2 Особенности конструкции и принцип работы. Виды и применение

Первый лазерный дальномер имел название ХМ-23. Источником излучения в нем является лазер на рубине с выходной мощностью 2.5 Вт и длительностью импульса 30нс. В конструкции дальномера широко используются интегральные схемы. Излучатель, приемник и оптические элементы смонтированы в моноблоке, который имеет шкалы точного отчета азимута и угла места цели. Питание дальномера производится то батареи никелево-кадмиевых аккумуляторов напряжением 24в, обеспечивающей 100 измерений дальности без подзарядки. В другом артиллерийской дальномере, также принятом на вооружение армий, имеется устройство для одновременного определения дальности до четырех целей., лежащих на одной прямой, путем последовательного стробирования дистанций 200,600,1000, 2000 и 3000м.

Интересен шведский лазерный дальномер. Конструкция дальномера отличается особой прочностью, что позволяет применять его в сложенных условиях. Дальномер можно сопрягать при необходимости с усилителем изображения или телевизионным визиром. Режим работы дальномера предусматривает либо измерения через каждые 2с. в течение 20с. и с паузой между серией измерений в течение 20с. либо через каждые 4с. в течение длительного времени. Цифровые индикаторы дальности работают таким образом, что когда один из индикаторов выдает последнюю измеренную дальность, и в памяти другого хранятся четыре предыдущие измерения дистанции.

Лазерные дальномеры на рубине и неодимовом стекле обеспечивают измерение расстояния до неподвижной или медленно перемещающихся объектов, поскольку частота следования импульсов небольшая. Не более одного герца. Если нужно измерять небольшие расстояния, но с большей частотой циклов измерений, то используют фазовые дальномеры с излучателем на полупроводниковых лазерах. В них в качестве источника применяется, как правило, арсенид галлия. Вот характеристика одного из дальномеров: выходная мощность 6,5 Вт в импульсе, длительность которого равна 0,2 мкс, а частота следования импульсов 20 кГц. Расходимость луча лазера составляет 350*160 мрад т.е. напоминает лепесток. При необходимости угловая расходимость луча может быть уменьшена до 2 мрад. Приемное устройство состоит из оптической системы, а фокальной плоскости которой расположена диафрагма, ограничивающая поле зрения приемника в нужном размере. Коллимация выполняется короткофокусной линзой, расположенной за диафрагмой. Рабочая длина волны составляет 0,902 мкм, а дальность действия от 0 до 400м. В печати сообщается, что эти характеристики значительно улучшены в более поздних разработках. Так, например уже разработан лазерный дальномер с дальностью действия 1500м. и точностью измерения расстояния + 30м. Этот дальномер имеет частоту следования 12,5 кГц при длительности импульсов 1 мкс. Другой дальномер, разработанный в США имеет диапазон измерения дальности от 30 до 6400м. Мощность в импульсе 100Вт, а частота следования импульсов составляет 1000 Гц.

Поскольку применяется несколько типов дальномеров, то наметилась тенденция унификации лазерных систем в виде отдельных модулей. Это упрощает их сборку, а также замену отдельных модулей в процессе эксплуатации. По оценкам специалистов, модульная конструкция лазерного дальномера обеспечивает максимум надежности и ремонтопригодности в полевых условиях.

4. Оптический дальномер

В дальномерах измеряется не сама длина линии, а некоторая другая величина, относительно которой длина линии является функцией.

В геодезии применяют 3 вида дальномеров:

· оптические (дальномеры геометрического типа),

4.1 Физические основы измерений и принцип действия

Рис. 6 Геометрическая схема оптических дальномеров

Из треугольника АGВ имеем:

4.1.2 Нитяной дальномер с постоянным углом

Нарисуем ход лучей, проходящих через дальномерные нити в трубе Кеплера с внешней фокусировкой. Прибор установлен над точкой А; в точке В находится рейка, установленная перпендикулярно визирной линии трубы. Требуется найти расстояние между точками А и В.

Построим ход лучей из точек m и g дальномерных нитей. Лучи из точек m и g, идущие параллельно оптической оси, после преломления на линзе объектива пересекут эту ось в точке переднего фокуса F и попадут в точки М и G рейки. Расстояние от точки A до точки B будет равно:

D = l/2 * Ctg(ц/2) + fоб + d (4.1.2.1)

f_об-фокусное расстояние объектива;

Постоянная С называется коэффицентом дальномера. Из Dm’OF имеем:

Ctg ц/2 = ОF/m’O; m’O= p/2 (4.1.2.3)

Ctg ц/2 = (fоб*2)/p, (4.1.2.4)

Коэффициент дальномера равен отношению фокусного расстояния объектива к расстоянию между дальномерными нитями. Обычно коэффицент С принимают равным 100, тогда Ctg ц/2 = 200 и ц = 34.38′. При С = 100 и fоб = 200 мм расстояние между нитями равно 2 мм.

4.1.3 Измерение нитяным дальномером наклонного расстояния

Пусть визирная линия трубы JK при измерении расстояния АВ имеет угол наклона н, и по рейке измерен отрезок l (рис. 8). Если бы рейка была установлена перпендикулярно визирной линии трубы, то наклонное расстояние было бы равно:

Горизонтальное проложение линии S определим из Д JKE:

S= C*l*Cos2н + c*Cosн. (4.1.3.5)

Для удобства вычислений принимаем второе слагаемое равным с*Cos2н; поскольку с величина небольшая (около 30 см), то такая замена не внесет заметной ошибки в вычисления. Tогда

S = (C * l + c) * Cos 2 н (4.1.3.6)

ДD = D’ * Sin 2 н (4.1.3.9)

Угол н измеряют вертикальным кругом теодолита; причем при поправка ДD не учитывается. Точность измерения расстояний нитяным дальномером обычно оценивается относительной ошибкой от 1/100 до 1/300.

Кроме обычного нитяного дальномера существуют оптические дальномеры двойного изображения.

4.2 Особенности конструкции и принцип работы

В импульсных светодальномерах обычно в качестве фотоприёмного устройства применяются фотодиоды, в фазовых светодальномерах фотоприём осуществляется на фотоэлектронные умножители. Чувствительность фотоприёмного тракта оптического дальномера может быть увеличена на несколько порядков применением оптического гетеродинирования.

Измерение временных интервалов чаще всего осуществляется счётно-импульсным методом.

Дальномер тахеометра характеризуется не только точностью, но и дальностью. Как правило, это дальность измерения расстояний до одной призмы. Следует отметить, что эти характеристики связаны друг с другом.

Несмотря на то что значительная часть объема измерений тахеометром не превышает 500-1000 м, периодически приходится измерять значительно более длинные расстояния. Поэтому наилучшими сегодня являются дальномеры с точностью измерений не ниже 2 мм + 2 ррм при дальности 3000-4000 м. Эти параметры должны стать стандартными в будущем для большинства тахеометров. Увеличение дальности измерений в ущерб точности нецелесообразно и неэффективно.

Ожидается, что в целом на мировом рынке в ближайшем будущем стоимость самого оборудования снизится, а встроенных программных средств и их приложений повысится. Стоимость сервиса и запасных частей также должна снизиться вследствие увеличения надежности работы приборов и продления срока их жизнедеятельности. Однако затраты на обучение и поддержку пользователей, очевидно, увеличатся из-за усложнения конфигурации систем, возможностей их модернизации и многофункционального применения.

1. Герасимов Ф.Я., Говорухин А.М. Краткий топографо-геодезический словарь-справочник,1968;М Недра

2. Лемтюжников Д.С. Элементарный курс оптики и дальномеров, Воениздат, 1938, 136 с.

3. Интернет магазин оптики. Принципы работы лазерного дальномера. URL: http://www.optics4you.ru/article5.html

Размещено на stud.wiki

Подобные документы

Основные задачи геодезии. Физические основы измерений расстояния на длинные дистанции. Принципы действия лазерного и оптического дальномеров. Особенности их конструкции. Виды и применение приборов. Измерение нитяным дальномером наклонного расстояния.

курсовая работа [645,6 K], добавлен 03.12.2014

Принцип действия наземных лазерных сканеров. Классификация ошибок в результатах наземного лазерного сканирования. Использование сигнала, отраженного от поверхности объекта. Анализ точности лазерных сканирующих систем. Условия проведения испытаний.

реферат [2,0 M], добавлен 16.12.2015

Назначение Тагис-38, его техническая характеристика, устройство и принцип действия. Метрологическое обеспечение работы аппаратуры и методика провидения метрологических работ. Определение погрешностей измерений скважин и качества полученных результатов.

курсовая работа [324,3 K], добавлен 26.12.2012

Электронные тахеометры: виды, принцип действия, главные преимущества, области применения и стандартные прикладные задачи. Поверки электронного тахеометра. Подготовка тахеометра к тахеометрической съемке и обработка результатов полученных измерений.

реферат [35,6 K], добавлен 19.04.2011

Сущность угловых геодезических измерений. Обзор и применение оптико-механических и электронных технических теодолитов для выполнения геодезической съемки. Принципы измерения горизонтальных и вертикальных углов, особенности обеспечения высокой их точности.

курсовая работа [241,6 K], добавлен 18.01.2013

Определение средней квадратической ошибки угла, измеренного одним полным приемом при помощи теодолита Т-30. Оценка точности коэффициента дальномера зрительной трубы. Уравновешивание результатов нивелирования системы ходов способом косвенных измерений.

контрольная работа [99,6 K], добавлен 17.05.2010

Выявления с помощью магнитометра наличия подземных коммуникаций и водопроводов. Методики гравиаразведочных и магниторазведочных работ. Принцип действия гравиметра ГНУ-КВ и магнитометра МИНИМАГ. Техника безопасности при проведении полевых измерений.

отчет по практике [147,4 K], добавлен 08.09.2011

презентация [291,2 K], добавлен 05.03.2015

Правила и главные принципы работы с основными геодезическими приборами. Овладение техникой геодезических измерений и построений. Производство теодолитных и нивелирных работ. Освоение метода угловых и линейных измерений. Математическая обработка данных.

отчет по практике [17,4 K], добавлен 04.05.2015

История развития земельно-кадастровых работ. Основные понятия по землеустройству. Методические основы межевания земель. Геодезические работы для земельного кадастра. Описание геоинформационных систем. Изучение методики работ на электронных тахеометрах.

дипломная работа [1,4 M], добавлен 22.05.2013

Источник