Temat nr 1

Wyznaczanie stałej dodawania dalmierza elektrooptycznego

1. Sprzęt

Dalmierz elektroniczny, 4 statywy, 2 komplety tarcz celowniczych, pryzmat, szkicownik

2. Miejsce odbywania ćwiczeń

Korytarz w przyziemiu budynku Geodezji,.

3. Cel ćwiczeń

Wyznaczenie stałej dodawania dalmierza elektronicznego

4. Opis zagadnienia

Zakres wymaganych wiadomości obejmuje definicje i jednostki wszystkich wielkości fizycznych związanych z ćwiczeniem oraz podstawy budowy i działania dalmierzy elektrooptycznych.

Błędy występujące podczas pomiaru dalmierzem fazowym.

Na wyniki pomiaru odległości wywierają wpływ różne czynniki zakłócające, zwane potocznie źródłami błędów elementarnych, których współdziałanie decyduje w wysokim stopniu o dokładności obserwacji. Ze względu na pochodzenie źródła te można podzielić ogólnie na trzy kategorie:

• operacyjne: błędy centrowania i poziomowania przyrządów, wycelowania na reflektor, niedokładności odczytów wizualnych,

• zewnętrzne: wnoszone przez ośrodek fizyczny otoczenia przyrządu i toru rozchodzenia się sygnałów pomiarowych np.: wpływ temperatury na przyrządy, wpływ atmosfery na propagację fali nośnej, turbulencja atmosfery, odbicie sygnałów pomiarowych od obiektów stanowiących tło reflektora,

• instrumentalne wynikające z niedoskonałości konstrukcji dalmierza oraz zachodzących w nim procesów pomiarowych.

Istota stałej dodawania i sposób jej wyznaczenia.

Poprawka dodawania dalmierza elektronicznego.

Podczas pomiaru długości odcinka D pionowe osie geometryczne dalmierza i reflektora pryzmatycznego pokrywają się z punktami geodezyjnymi A i B, rysunek 1. Punkty przecięcia się geometrycznych osi pionowych dalmierza i reflektora z linią mierzonego odcinka zwane są centrami geometrycznymi, gdzie punkt A_g jest centrem geometrycznym dalmierza, a punkt B_g centrem geometrycznym reflektora pryzmatycznego.

Rys.1. Położenie mimośrodowe centrów elektrycznych względem centrów geometrycznych w dalmierzach elektrycznych.

W czasie pomiaru odległości dalmierzem elektrooptycznym porównanie faz: sygnału powracającego do dalmierza po retransmisji od reflektora pryzmatycznego i sygnału odniesienia odbywa się w punkcie A_e zwanym centrem elektrycznym dalmierza. Tak samo nazywany jest punkt B_e, w którym następuje retransmisja (odbicie sygnału pomiarowego). Bezpośrednio mierzona jest więc odległość D = A_e B_e.

Z powodu dodatkowych opóźnień, jakich sygnały pomiarowe doznają w obwodach elektrycznych i w układach optycznych, a także niedokładności mechanicznego osadzenia reflektora pryzmatycznego, punkty A i B nie leżą dokładnie na osiach geometrycznych dalmierza i reflektora pryzmatycznego, lecz są względem nich przesunięte. W konsekwencji centra elektryczne są w chwili pomiaru położone mimośrodowo wzglę­dem znaków pomiarowych utrwalających w terenie końce mierzonego odcinka D.

Na rysunku.1 odległość centrów geometrycznych, A_g i B_g , oznaczono przez D_g, odle­głość zaś centrów elektrycznych, A_e i B_e, przez D_e.

Różnica:

K=D_g-D_e=A_eA_g+B_eB_g (1.)

zwana jest poprawką dodawania dalmierza.

Punkty A i B mogą leżeć po drugiej stronie odpowiedniej osi geometrycznej. W takim przypadku wartość poprawki K jest ujemna.

Jeżeli więc D_e jest odczytem dalmierza elektrooptycznego, to we wzorach podstawowych musi być uwzględniona poprawka K. Tak na przykład, odle­głość przestrzenna punktów A i B pomierzona dalmierzem fazowym wyrazi się wzorem:

D=c2fn(N+∆φ/2Π)+K (2.)

Wielkość K zwana jest „stałą dodawania". W rzeczywistości może się ona zmieniać z czasem. Z tego powodu jej wartość musi być często kontrolowana.

Niezależne wyznaczenie poprawki dodawania („stałej” K).

Wyznaczanie stałej dodawania zestawu dalmierz, reflektor zwrotny można wykonać dwoma metodami:

1. na podstawie porównania wyników pomiaru z długościami wzorcowymi,

2. metodą różnicową.

Zarówno w pierwszej jak drugiej metodzie należy wykonać pomiar odległości we wszystkich kombinacjach zarówno w kierunku „TAM” i „POWRÓT”. Do każdej zmierzonej odległości powinno wprowadzić poprawkę atmosferyczną. Obie metody różnią się sposobem opracowania danych.

Metoda różnicowa wyznaczania stałej dodawania polega na pomiarze danym dalmierzem nieznanej długości D₃ całej bazy oraz dwóch jej części D₁ i D₂ (rys.2). Wynik tych pomiarów powinien spełniać następujący warunek:

D₁+K+D₂+K=D₃+K (3.)

z którego wynika związek:

K=D₃-(D₁+D₂) (4.)

Rys.2. Baza do wyznaczania stałej dodawania (długości odcinków AB, BC, AC nie są znane).

Sposób powyższy można uogólnić, dzieląc całą niemetryczną bazę D na n odcinków o nieznanych również długościach D₁, D₂, ..., D_n. W przypadku wykonania danym dalmierzem obserwacji wszystkich odcinków D_i (i=1,2,...n) oraz całej długości D bazy, to związek wyrażony wzorem 5 przyjmuje postać ogólną:

K=(D-ΣD_i)/n-1 (5.)

Sposób z bazą niemetryczną jest szczególnie wygodny, choć niezupełnie ścisły przy kontrolowaniu poprawki k podczas pomiarów wykonywanych z dala od stałej metrycznej bazy komparacyjnej.

Przebieg czynności:

1. Pobrać sprzętu geodezyjnego z wypożyczalni (pok. 010G - przyziemie KGiF) według następującego zestawienia:

1. dalmierz elektrooptyczny Elta15 lub Elta50,

2. optyczny instrument geodezyjny zaopatrzony w pion (np.: Theo020B)

3. pięć statywów,

4. cztery spodarki,

5. reflektor pryzmatyczny,

6. szkicownik

2. Rozstawić statywy na laboratoryjnej bazie testowej według rysunku 3. Laboratoryjną bazę tworzy zespół płytek mosiężnych zaopatrzonych w opis bieżącej miary w metrach. Płytki osadzone są w jednej linii na posadce wspomnianego korytarza przyziemia KGiF.

3. Głowice statywów należy ustawić mniej więcej na jednej wysokości np.: 1500 mm. Następnie należy je sprząc ze spodarkami i za pomocą instrumentów pomiarowych dokonać czynności poziomowania i centrowania.

4. Kierując się wskazaniami rysunku 3 należy wykonać pomiary odległości na każdym stanowisku instrumentu do pozostałych punków bazy odnotowując w tabeli 1 zaobserwowane wartości: długości oraz kata pionowego i poziomego.

5. Po wykonaniu obserwacji należy dokonać obliczeń opierając się na wzorach 3 ÷ 5.

Uwagi:

Opracowano na podstawie: Aleksander Płatek Geodezyjne dalmierze elektromagnetyczne i tachymetry elektroniczne.

Tabela dla danych pomiarowych

Typ instrumentu:................................... Nr:.................................. Data:................................

Nazwa boku

Pomiar odległość

Kąt

Odległość zredukowana

Uwagi

I

II

III

IV

V

VI

Średnia

poziomy

pionowy

Pomiar wykonali:

1

---