Светодальномер
Светодальноме́р — прибор для измерения расстояний с помощью модулированного по интенсивности светового луча по временны́м или фазовым соотношениям посылаемого и принятого (отражённого от объекта) сигналов[1]. Современные геодезические светодальномеры являются активными оптико-электронными приборами, работа, конструктивные и технические параметры которых зависят не только от оптических, но и от различных радиотехнических, электронных, счётно-решающих и автоматических устройств, блоков и элементов[2].
История
Первый в мире светодальномер создан группой сотрудников Государственного оптического института имени С. И. Вавилова под руководством академика Александра Лебедева в 1936 году, им можно было измерять расстояния до 3-4 километров с погрешностью 2-3 метра[3]. Первым высокоточным светодальномером, обеспечивающим измерение расстояний до 40 километров с относительной погрешностью порядка 1:500 000, созданный в конце 1940-х годов шведским учёным Элисабетом Бергстрандом светодальномер, названный автором геодиметром[4]. В начале 1950-х годов в Советском Союзе разработано несколько геодезических светодальномеров: СВВ-1, ГД-300, ЭОД-1, а к XXI веку в Российской Федерации и за рубежом серийно выпускают светодальномеры различных конструкций и типов[2].
Современные лазерные светодальномеры позволяют измерять расстояния от Земли до Луны, инструментальная чувствительность наиболее точных современных светодальномеров — интерференционных определяется долями микрометра. Точность современных геодезических светодальномеров, предназначенных для измерения расстояний более нескольких километров, достигает и ограничивается точностью определения среднеинтегрального значения показателя преломления атмосферы вдоль трассы, по которой проходит световой поток[2].
Виды
Светодальномеры в зависимости от методов определения времени прохождения излучением расстояния от объекта и обратно делятся на:
- импульсные;
- фазовые[5].
В импульсных светодальномерах излучение света производится в виде кратковременных импульсов (прерывисто) и время, затрачиваемое световым импульсом на прохождение расстояния до отражателя и обратно, измеряется с помощью быстродействующего счётчика. В фазовых светодальномерах время прохождения светового луча определяется косвенно с помощью сравнения разности фаз опорного сигнала (выходящего из прибора) и принимаемого с дистанции отражённого сигнала[6].
По дальности измеряемых расстояний и точности светодальномеры делятся на:
- Светодальномеры геодезические. Они позволяют измерять большие расстояния (15-50 км) с погрешностью ±(5-10) мм +(1-2) мм/км. Используют эти светодальномеры для измерения сторон в государственных геодезических сетях.
- Светодальномеры топографические измеряют расстояния длиной до 5 км с погрешностью около 20 мм. Применяются в геодезических сетях сгущения и для топографических съёмок местности.
- Светодальномеры повышенной точности — для измерения расстояний длиной до 3 км с погрешностью 2 мм и менее. Используются при решении задач инженерной (прикладной) геодезии[6].
.jpg)
Конструкция
В комплект светодальномера входят:
- приёмопередатчик;
- отражатель[6].
Приёмопередатчик устанавливают на штативе на одном конце измеряемого отрезка, а отражатель − на штативе или на специальной вешке на другом конце линии. Отражатели, используемые для измерения расстояний светодальномером, могут быть призменные и плёночные. Основным элементом призменных отражателей являются стеклянные призмы. Плёночные отражатели представляют собой отражающую светопластиковую плёнку, на которую нанесена сетка штрихов[6].
Принцип работы
Принцип работы светодальномера основывается на свойстве света распространяться со скоростью, постоянной в данной среде, и поэтому время, за которое происходит отражение, пропорционально расстоянию до объекта. Данные о времени прохождения лазерного луча обрабатываются специальной электроникой, и на основе измеренного времени светодальномер рассчитывает расстояние до объекта[7].
Измеряя время, за которое лазерный луч достигает объекта и возвращается обратно, можно вычислить расстояние до него. Для этого на одной из конечных точек отрезка устанавливают приёмно-передающее устройство, на другой — отражатель. Процесс измерения дистанции начинается с генерации лазерного луча, который направляется к объекту. Лазерный луч отражается от поверхности и возвращается обратно к детектору. Время, затраченное на это перемещение, измеряется в приборе и преобразуется в расстояние с использованием известной скорости света[7].
См. также
Примечания
- ↑ Светодальномер. Большая российская энциклопедия. Дата обращения: 2 мая 2025.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 Михеечев В. С. Геодезические светодальномеры. — М.: Недра, 1979. — 222 с.
- ↑ Лебедев А. А., Балаков В. В., Вафиади В. Г. Световой дальномер для геодезических измерений // Доклады АН СССР : доклад. — 1956. — Т. 106, № 13. — С. 458—461.
- ↑ Bergstrand E. Measurement of Distance by High Frequency Light Signalling (англ.). — Stokholm: Arkiv for Matematic, Astronomi och Fisik, 1943.
- ↑ Светодальномер. СПБ техникум геодезии и картографии. Дата обращения: 2 мая 2025.
- ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 Атрошко Е. К. Электронные, лазерные и спутниковые геодезические приборы и работа с ними. — Гомель: БелГУТ, 2019. — 53 с. — ISBN 978-985-554-806-6.
- ↑ 7,0 7,1 Светодальномеры и радиодальномеры. Megavtogal (13 мая 2025). Дата обращения: 15 мая 2025.