Светодальномеры и электронные тахеометры. Особенности их устройства и принципы работы

Светодальномер – прибор для измерения расстояний по времени прохождения оптическим излучением (светом) измеряемого расстояния.

Светодальномер содержит источник оптического излучения, устройство управления его параметрами, передающую и приемную системы, фотоприемное устройство и устройство измерения временных интервалов.

Светодальномеры делятся на импульсные и фазовые в зависимости от методов определения времени прохождения излучением расстояния от объекта и обратно. В импульсном дальномере источником излучения чаще всего является лазер, излучение которого формируется в виде коротких импульсов. Для измерения медленно меняющихся расстоянии используют одиночные импульсы, при быстро изменяющихся расстояниях применяется импульсный режим излучения. Твердотельные лазеры допускают частоту следования импульсов излучения до 50-100 Гц, полупроводниковые – до 104-105 Гц. Формирование коротких импульсов излучения в твердотельных лазерах осуществляется механическими, электрооптическими или другими затворами или их комбинациями. Инжекционные лазеры управляются током инжекции. В фазовых дальномерах в качестве источников света применяются накальные или газосветные лампы, светодиоды и почти все виды лазеров. Светодальномеры со светодиодами обеспечивают дальность действия до 2—5 км, с газовыми лазерами при работе с оптическими отражателями на объекте — до 100 км, а при диффузном отражении от объектов — до 0,8 км; аналогично, светодальномеры с полупроводниковыми лазерами обеспечивает дальность действия 15 и 0,3 км. В фазовых излучение модулируется интерференционными и злектрооптическими модуляторами. В СВЧ фазовых светодальномерах преимущественно применяются электрооптические модуляторы на резонаторных и волноводных СВЧ структурах. В импульсных светодальномерах обычно в качестве фотоприемного устройства применяются фотодиоды, в фазовых фотоприем осуществляется на фотоэлектронные умножители. Чувствительность фотоприемного тракта может быть увеличена на несколько порядков применением оптического гетеродинирования. Дальность действия такого светодальномера ограничивается длиной когерентности передающего лазера, при этом возможна регистрация перемещений и колебаний объектов до 0,2 км. Измерение временных интервалов чаще всего осуществляется счетно-импульсным методом.

Тахеометр – геодезический прибор для измерения расстояний, горизонтальных и вертикальных углов, превышений, решения инженерных задач.

По сути тахеометр представляет собой комплекс состоящий из теодолита, светодальномера и ЭВМ.

Первые модели прототипов тахеометра появились в 70-е годы 20 века. Тогда были созданы первые полуэлектронные приборы, где оптический теодолит был оснащен светодальномером (SM-41, Zeiss West Germany; EOТ-2000, Karl Zeiss Iena). Затем УOМЗ создал Та-5 который имел общий для теодолита и дальномера корпус, а также был оснащен панелью управления для ввода значений углов. Это устройство позволяло прямо в поле определять превышения, проложения, приращения. В 90-е на рынок пришли японские Sokkia, Topcon, Nikon, швейцарская Leica, американский Trimble. В электронных тахеометрах расстояния измеряются по времени прохождения луча лазера до отражателя и обратно, а так же, в некоторых моделях, уточняется по сдвигу фаз. Дальность измерения зависит от технических возможностей модели тахеометра, а также от многих внешних параметров: температура, давление, влажность и т.п. Диапазон измерения расстояний зависит так же от режима работы тахеометра: отражательный или безотражательный. Для режима с отражателем (призмой) – до 5 километров (при нескольких призмах еще дальше); для безотражательного режима – до 1,5 километров. Модели тахеометров, которые имеют безотражательный режим могут измерять расстояния практически до любой поверхности. Однако, следует с осторожностью относиться к результатам измерений, проводимым сквозь ветки, листья, потому как неизвестно, от чего отразится луч, и, соответственно, расстояние до чего он промеряет. Точность угловых измерений современным тахеометром достигает одной угловой секунды (0°00'01), расстояний – до 1 миллиметра.

Дальномеры дают ошибку в безотражательном режиме 8 мм. На "марку" 6мм. На призму 2мм. Точность измерений можно достичь только в безветренную погоду при отсутствии солнца, а также при отсутствии вибраций от работающих механизмов.