Дальномер

Материал из «Знание.Вики»
Дальномер Proxxon

Дальноме́р — устройство, предназначенное для измерения расстояния до определённого объекта. Широко применяется в таких областях, как геодезия, фотография, топографические съёмки, астрономические исследования, навигация, военное дело и прочие сферы. Для измерения расстояний под водой в океанах и морях используют акустические дальномеры, так как поглощение ультразвука в воде минимально (например, гидролокаторы и эхолоты). В зависимости от принципа работы, дальномеры делятся на две основные категории. Первая категория включает оптические дальномеры, тогда как во вторую категорию входят акустические дальномеры, радиодальномеры и светодальномеры[1].

История

В 1593 году немецкий математик Христофор Клавиус придумал принцип нониуса, а в 1609 году Галилео Галилей изобрёл зрительную трубу. В 1662 году француз Мельхиседек Тевено сконструировал цилиндрический уровень, а в 1674 году итальянец Доменико Мантанари для зрительной трубы предложил дальномерные нити. Геодезическое приборостроение к концу XIX века оформилось в самостоятельное направление. Промышленность освоила высокоточные нивелиры Гедеонова, триангуляционные теодолиты, тахеометры Санге и Гаммера, внутрибазные дальномеры, а в первую империалистическую войну — оптические теодолиты[2].

С развитием радиотехники появились новые методы измерений, основанные на световых и радиодальномерных принципах, что в XX веке привело к созданию светодальномеров и радиодальномеров. Широкое применение светодальномеров началось после внедрения в 1952 году Э. Бергстрандтом (Швеция) первого фазового дальномера, получившего название геодиметр. В России разработка первого светодальномера принадлежит Виталию Величко и Василию Васильеву, которые в 1953 году создали прибор на основе изобретения Георгия Трофимука, зарегистрированного в СССР в 1933 году. Первый радиодальномер, известный как теллурометр, разработан Тревор Уодли в ЮАР в 1956 году, позволяя измерять расстояния до 60 км с погрешностью в несколько сантиметров. Позднее, в 1960 году создан первый отечественный геодезический радиодальномер — ВРД под руководством Аркадий Генике[2].

Применение светодальномеров и радиодальномеров значительно увеличило эффективность линейных измерений, ранее осуществлявшихся с помощью механических инструментов. Лазерные дальномеры, которые заменили рулетки и получили название лазерных рулеток, обеспечивают высокую точность измерений всего одним нажатием кнопки. Рулетка также позволяет выполнять дополнительные вычисления, такие как площади и объёмы. Электронные теодолиты становятся всё более популярными, заменяя оптические приборы, в то время как лазерные и цифровые нивелиры находят широкое применение наряду с оптическими нивелирами[2].

Виды дальномеров

Основная статья: Лазерный дальномер

Всего используют три вида дальномеров в геодезии:

  • оптические (или геометрического принципа),
  • электрооптические (светодальномеры),
  • радиотехнические (радиодальномеры)[3].

Оптические дальномеры классифицируются на приборы с фиксированным параллактическим углом и с неизменным базисом, которые более сложны и обладают заметно меньшей ошибкой по сравнению с нитяными аналогами. В геодезии оптические дальномеры функционируют как пассивные, так как они определяют расстояние по геометрическому принципу, используя известную длину одной стороны треугольника и угол противолежащей стороны. При этом одно значение остаётся постоянным, а другое меняется. Также существует активный метод, при котором на объект, расстояние до которого необходимо определить, отправляется сигнал[3].

Радиоэлектронные или ультразвуковые дальномеры работают по другому принципу: они излучают звуковую волну на объект и фиксируют отраженный звук, рассчитывая расстояние по времени задержки сигнала. Однако для высокоточных измерений необходимо учитывать воздушную плотность и другие внешние факторы. Ультразвуковые устройства обладают относительно высокой погрешностью, из-за чего используются реже[3].

Лазерные дальномеры (или лазерные рулетки) весьма популярны в геодезии и строительстве. Их принцип работы аналогичен: излучение лазерного импульса, отражение и приём сигнала. Является преимуществом видимый лазерный луч, а также усовершенствованные интерфейсы этих приборов значительно уменьшают риск ошибок в замерах[3].

Устройство дальномера

Военный лазерный дальномер LRB20000

Простейший оптический дальномер с постоянным углом (нитяной) представляет собой зрительную трубу, в поле зрения которой нанесена метка в виде двух параллельных нитей. Базой для оптического дальномера служит переносная рейка с делениями[1].

Светодальномер содержит источник излучения, устройство управления его параметрами, передающую и приёмную системы, фотоприёмное устройство и устройство измерения временных интервалов. В светодальномерах используется оптическое излучение видимого и инфракрасного диапазонов спектра[1].

Лазерные дальномеры работают на основе использования лазерного излучения для измерения расстояний. Они состоят из нескольких компонентов, включая лазерный источник, оптическую систему и детектор. Принцип работы основан на использовании триангуляции или временного измерения[4].

Приведение дальномера в рабочее положение

Основными способами ориентирования дальномера являются ориентирование по известному дирекционному углу ориентирного направления. Для этого:

  1. наводят приёмопередатчик на ориентир, дирекционный угол на который известен;
  2. расстопоривают шкалу лимба и барабан, открутив на 1-2 оборота рукоятку стопорения шкалы лимба и торцовой винт барабана;
  3. устанавливают на буссольных (чёрных) шкалах лимба и барабана значения дирекционного угла на ориентир и застопоривают шкалы лимба и барабана[5].

Проверка функционирования дальномера:

  • измеряют дальность до предмета, расстояние до которого известно заранее с ошибкой не более 2 м;
  • сравнивают измеренную дальность с фактическим расстоянием. Если ошибка измерения не превышает 10 м, дальномер функционирует правильно[5].

Подготовка дальномера (например ЛПР-1) к работе включает:

  • перевод прибора из походного в боевое положение;
  • ориентирование прибора;
  • проверка работоспособности прибора[5].

Перевод ЛПР-1 из походного в боевое положение осуществляется в следующей последовательности:

  • при использовании штатной треноги:
  1. устанавливают над заданной точкой треногу, направив одну из ног в сторону наблюдения. Телескопические ноги при этом выдвигаются на необходимую длину;
  2. устанавливают углоизмерительное устройство (УИУ) шаровой опорой в чашку треноги, горизонтируют УИУ по шаровому уровню и закрепляют УИУ зажимом;
  3. устанавливают прибор на УИУ, введя в паз кронштейна прибора прижим кронштейна УИУ, закрепляют прибор на кронштейне УИУ, повернув рукоятку зажимного устройства.
  • при использовании ПАБ-2М:
  1. проверяют буссоль из походного положения в рабочее;
  2. устанавливают на корпусе объектива переходной кронштейн из комплекта ЗИП ЛПР-1;
  3. устанавливают и закрепляют прибор на кронштейне[5].

Ориентирование прибора по известному дирекционному углу ориентирного направления осуществляется в следующем порядке:

  • при установке прибора на УИУ:
  1. наводят прибор на ориентир, дирекционный угол на котором известен;
  2. освобождают лимб с горизонтальной шкалой, вращение лимба устанавливают на шкале величину дирекционного угла и зажимают лимб.
  • при установке прибора на ПАБ-2:
  1. вращением верхней части буссоли устанавливают на буссольном кольце и барабане величину дирекционного угла;
  2. поворотом всей буссоли наводят прибор на ориентир, угол на который известен[5].
Стереоскопический дальномер ДЯ-6

Геометрический дальномер

Геометрический дальномер является геодезическим прибором, в котором длину линии получают из решения параллактического треугольника, в котором измеряют параллактический (горизонтальный) угол и сторону — базу. Геометрические дальномеры, использующие для определения расстояний оптические элементы, имеют обобщенное название — оптические дальномеры. Конструктивно оптические дальномеры изготавливаются в двух исполнениях: в виде самостоятельного прибора или в виде насадки на зрительную трубу. Одну из величин принимают постоянной, другую измеряют. В зависимости от этого оптические дальномеры бывают:

  • с постоянным параллактическим углом и с переменной базой в виде вертикальной рейки, устанавливаемой вне прибора (или нитяной дальномер): ADA SHOOTER 400, Nikon Laser 1200 S, Carl Zeiss 10x56 PRF Victory
  • с постоянной базой с переменным параллактическим углом (или дальномеры двойного изображения)[6].

Применение

Дальномеры с базой в приборе применяются двух типов:

  1. с постоянной базой и переменным параллактическим углом, применяются широко в военном деле и фотоаппаратах;
  2. с постоянным параллактическим углом и переменной базой, применяются, в основном, в геодезии[7].

Лазерные дальномеры широко используются в геодезии и картографии для измерения расстояний до земной поверхности и создания точных карт. В строительстве и архитектуре они используются для измерения размеров строительных объектов и создания точных планов. Лазерные дальномеры также применяются в автомобильной и промышленной отраслях для измерения расстояний и контроля размеров объектов[4].

Примечания

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 Дальномер. Большая российская энциклопедия. Дата обращения: 29 января 2025. Архивировано 29 января 2025 года.
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 История развития геодезических приборов. Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. Дата обращения: 29 января 2025.
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 Дальномер в геодезии. Главгеопроект. Дата обращения: 29 января 2025.
  4. ↑ 4,0 4,1 Лазерные дальномеры. Фотоника. Дата обращения: 29 января 2025.
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 Приборы оптической разведки. rukovodstvo. Дата обращения: 29 января 2025.
  6. ↑ Геометрический дальномер. Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. Дата обращения: 29 января 2025.
  7. ↑ Дальномеры. de.ifmo. Дата обращения: 29 января 2025.
Источник — https://znanierussia.ru/articles/index.php?title=Дальномер&oldid=1260041