Измерение расстояний. Измеритель расстояния на местности

Ответы

Измерение линий на местности - один из самых распространен­ных видов геодезических измерений. Без измерения линий не об­ходится ни одна геодезическая работа. Линии измеряют на горизон­тальной, наклонной и вертикальной плоскости. Их производят не­посредственно - металлическими, деревянными метрами, рулетка­ми, землемерными лентами и специальными проволоками, а также косвенно - электронными, нитяными и другими дальномерами.

Метры, из-за простоты их конструкции, описывать нет необ­ходимости, однако следует подчеркнуть, что при использовании складных метров необходимо прежде всего проверить наличие всех звеньев.

Рулетки (рис. 1) выпускают стальные и тесемочные длиной 1, 2, 5, 10, 20, 30, 50 и 100 м, шириной 10...12мм, толщиной 0,15...0,30 мм. На полотне рулетки наносят штрихи - деления через 1 мм по всей длине или только на первом дециметре. В последнем случае всё остальное полотно размечают сантиметровыми штрихами. Цифры подписывают у каждого дециметрового деления. Чтобы измерить расстояние между двумя точками штрих с подписью 0 (ноль) прикладывают к одной точке и смотрят, какой штрих совпадает со второй точкой. Если вторая точка не совмещается со штрихом на рулетке, а попадает между ними, то расстояние между штрихами визуально делят на 10 частей и на глаз оценивают отстояние ее от ближайшего штриха. У рулеток с сантиметровыми делениями (рис. 1, б ) отсчет берут до 0,1 деления, или до 1мм, у рулеток с миллиметровыми делениями (рис. 1, а) - до 0,1 мм. Цифры у метровых делений даны с размерностью метров - буквой м . Стальные рулетки выпускают либо с полотном, намотанным на крестовину (вилку) (рис. 1, г ), либо в футляре (рис. 1,). Для измерений коротких отрезков металлические рулетки делают изогнутыми по ширине - желобковыми (рис. 1, д).

Рис. 1. Стальные рулетки:

а, 6 - виды делении, в - карманная, автоматически сматывающаяся г - на вилке, д - в футляре; 1 - футляр, 2 - полотно, 3 - Г-образные окончания для фиксации, 4,5 - ручки, 6 - кольцо, 7 - желобковый вид сечения.

Длинномерные рулетки типа РК (на крестовине) и РВ (на вилке) применяют в комплекте с приборами для натяжения - динамомет­рами. Как правило, пружинными динамометрами обеспечивают натяжение рулеткам до 100 Н (стандартное натяжение, равное уси­лию 10 кг). Тесемочные рулетки состоят из плотного полотна с металлическими, обычно медными, прожилками. Полотно тесе­мочной рулетки покрыто краской и имеет деления через 1 см. Тесемочными рулетками пользуются, когда не требуется высокая точность измерений. Тесемочные рулетки свертывают в пластмас­совый корпус.

Землемерная лента ЛЗ (рис. 2) представляет собой стальную полосу длиной 20, 24, 30 и 50 м, шириной 1...15 мм и толщиной 0,5 мм . На концах ленты нанесено по одному штриху 7, между которы­ми и считается длина ленты. У штрихов сделаны вырезы 2, в кото­рые вставляют шпильки, фиксируя длины измеряемых отрезков. Оканчивается лента ручками. На каждой плоскости ленты отмечены деления через 1, 0,5 и 0,1 м. Для исключения просчетов при измерении

Рис. 2. Землемерная лента:

а - при измерении, б - на станке; 1 - штрих, 2 - вырез, 3 - заклепка, 4 - пластина, 5 - отверстие, 6 - линия, до которой выполнено измерение, 7 - ручка

линий короче номинальной длины ленты, подписи метровых делений на одной плоскости возрастают от одного конца ленты, а на другой плоскости от противоположного конца. Метры на ленте отмечены медными пластинами 4, полуметровые деления - за­клепками 3, дециметровые - отверстиями 5. Более мелких делений не делают. Длину отсчитывают с точностью до сотых долей метра делением дециметровых частей между отверстиями “на глаз”. На приведенном рисунке отсчет от начального штриха до вертикальной полосы равен 13 м и 14 см.

Землемерная шкаловая лента ЗЛШ (рис. 3) отличается от опи­санной выше наличием на ее концах шкал с миллиметровыми делениями. Длины отрезков на концах ленты с миллиметровыми делениями равны 10 см. Номинальной длиной ленты является рас­стояние между нулевыми штрихами шкал.

Рис. 3. Землемерная шкаловая лента

В комплекты ЛЗ и ЗЛШ входят наборы (от 6 до 11 штук шпилек) - металлических стержней с заостренными концами и кольцами-ручками (рис. 4). Для переноски шпильки надевают на проволочное кольцо.

Для транспортировки и хранения ленты наматывают на метал­лическое кольцо - станок.

Рис. 4. Набор шпилек

Для некоторых видов точных измерений применяют специаль­ныеинварные проволоки. Инвар обладает малым коэффициентом линейного расширения в зависимости от температуры, повышенной твердостью и упругостью. На концах проволоки закреплены специ­альные шкалы-линейки с наименьшими делениями 1 мм. На оста­льной части проволоки маркировки длины нет. Поэтому проволо­ками измеряют расстояния, равные длине между штрихами (24 м). Расстояния, не кратные 24 м, измеряют инварными рулетками.

В практике применяют ряд других приборов и инструментов для непосредственного измерения линий. К ним относят длинномеры (измерения аналогичны измерениям проволоками); нутромеры - концевые меры со сферическими окончаниями для измерения и кон­троля расстояний контактным способом; катетометры - специаль­ные приборы для измерения небольших (до 1 м) вертикальных отрезков с очень большой точностью (0,006...0,050 мм ); измеритель­ные микроскопы , а также шаблоны и другие приспособления, часть из которых будет рассмотрена при изучении геодезического обес­печения строительно-монтажных работ.

Компарирование. До начала работы мерные приборы сравнива­ют с эталонами - компарируют. За эталоны принимают отрезки линий на местности или в лаборатории, длины которых известны с высокой точностью. Длина l -мерного прибора ленты или рулетки выражается уравнением, которое в об­щем виде можно записать так:

l=l о +Δl k +Δl t

где l о - номинальная длина ленты при нормальной температуре (+20 °С),

Δl k - поправка компарирования, Δl t - поправка из-за темпера­туры.

Уравнение мерного прибора может иметь, например, такой вид

L 30 =30+3,8 при t= +20°С,

что означает: мерный прибор длиной 30 м при температуре +20 °С имеет поправку к конечному штриху +3,8 мм.

Чтобы вычислить номинальную длину мерного прибора для каждого температурного режима эксплуатации поступают таким образом. Сначала определяют величину поправки из-за температу­ры. Известно, что коэффициент линейного расширения стали при изменении температуры на 1° равен α = 12,5 · 10 -6 .

Пусть требуется узнать полную поправку при температуре эксп­луатации - 6 °С. Тогда для мерного прибора 30 м длины поправка будет Δl t ,= α(t - t o)·30м =12,5·10 -6 ·(-6°-20°)·30 м = -9,8 мм , а общая длина ленты будет l 30 =30 +3,8 - 9,8 =29,994 .

В производственных условиях мерные приборы чаще всего эта­лонируют на полевых компараторах. Эти компараторы представля­ют собой выровненные участки местности преимущественно с твер­дым покрытием. Концы компаратора закрепляют знаками со специ­альными метками, расстояние между которыми известно с большой точностью.

Компарирование длинномерных рулеток и лент в полевых усло­виях производят на компараторах, длина которых, как правило, близка к l = 120 м . Такую длину выбирают для того, чтобы уложить мерный прибор на компараторе несколько раз. Уложение мерных приборов ведут в прямом и обратном направлениях. Подсчитыва­ют число целых и дробных уложений рулетки или ленты и определя­ют поправку за компарирование. Ее вычисляют по формуле

где п - число уложений мерного прибора, l Σ - измеренная длина компаратора.

Рассмотрим процесс эталонирования, если длина мерного при­бора, например рулетки, примерно равна длине компаратора. Ру­летку разматывают и укладывают вдоль компаратора. С помощью динамометра рулетке придают натяжение 100 Н и наблюдатели подводят штрихи рулетки к меткам знаков. Руководитель работы измеряет температуру воздуха, и по его команде наблюдатели берут одновременно отсчеты по шкале рулетки: у переднего конца (П) и заднего (3). Руководитель эталонирования записывает резуль­таты в специальный журнал (табл. 1). Таких отсчетов делают несколько, сдвигая между каждой парой отсчетов рулетку по створу измерений на 2 - 3 см.

Разности пар отсчетов не должны различаться более чем на 2 мм . Если разность больше, делают повторные измерения. Тем­пературу воздуха измеряют с точностью до 1 °С.

Таблица 1

Дата ________

Наблюдатели: ________ Начало измерений _____

Руководитель: ________ Конец измерений ______

Поправка в длину рулетки за температуру, при которой произ­водится эталонирование, Δl t = 12,5·10 -6 ·(10 o -20 o)·30м = -3,8 мм . Следовательно, длина отрезка эталонируемой рулетки l =29953,2 - 3,8 мм =29949,8 мм.

Длина компаратора в рассматриваемом примере B 0 =29954 мм. Тогда поправка в длину рулетки при t= +20 °С и натяжении 100 Н Δl t =l – B 0 =29948,8 мм -29954 мм= = -5,2 мм.

Для предварительного компарирования или при желании знать фактическую длину вновь вводимого в эксплуатацию мерного при­бора со сравнительно небольшой точностью поступают так. Нор­мальный мерный прибор (нормальным считается прибор, прошед­ший компарирование) и испытываемый укладывают на одну и ту же плоскость. Совмещают начальные штрихи, обе рулетки натягивают с одинаковой силой и миллиметровой линейкой измеряют расстоя­ния между конечными штрихами. Измеренную величину считают поправкой вводимого в эксплуатацию мерного прибора по отноше­нию к нормальному.

Определение поправки в длину испытываемой рулетки произ­водят после приведения длины нормальной и испытываемой рулет­ки к одной и той же температуре.

На строительно-монтажной площадке часто приходится откла­дывать меньшую длину, чем длина рулетки. В этом случае проверя­ют длины метровых, дециметровых делений и более мелких. Ком­парирование мелких делений выполняют контрольной (например Женевской) линейкой, где минимальные отрезки нанесены через 0,2 мм. Показания считывают через увеличительные стеклаили микро­скопы.

К механическим приборам для непосредственного измерения расстояний отно-

сят стальные землемерные ленты и рулетки.

Землемерные ленты изготавливают из стальной полосы шириной 15–20 мм,

толщиной 0,4–0,5 мм. Их обозначают ЛЗ-20, ЛЗ-24, ЛЗ-50 в соответствии с длиной

20, 24 или 50 м между концевыми штрихами ленты при натяжении 98 Н. Концы

ленты (рис. 11.1) снабжены ручками, напротив концевых штрихов в ленте сделаны

вырезы для закрепления ленты шпильками в натянутом состоянии на поверхности

земли. Метровые деления ленты закреплены оцифрованными пластинками, полу-

метры обозначены заклепками, дециметровые деления отмечены круглыми отвер-

стиями. Точность отсчета t ≈ 1 см.

В нерабочем состоянии лента должна быть намотана на каркас в виде кольца. В

комплекте с лентой типа ЛЗ применяется набор из 6 или 11 металлических шпилек.

Рулетки изготавливают многие зарубежные фирмы под различными наимено-

ваниями. В России выпускаются рулетки 2-го класса точности ОПК2-20 АНТ/1,

ОПК2-30 АНТ/1, ОПК2-50 АНТ/1. Их изготавливают из стальной ленты шириной 1

см, длиной соответственно 20, 30 и 50 м. Ленту покрывают защитной пленкой, на

нее наносят линейную шкалу с ценой деления 1 мм. Точность отсчета по такой

шкале t ≈ 0,2–0,5 мм.

Рулетка 3-го класса точности ОПК3-20 АНТ/10 длиной 20 м характеризуется

шкалой с ценой деления 10 мм (точность отсчета по шкале t ≈ 2–5 мм). В рулетках

ОПК2 и ОПК3 ленты намотаны на каркас. В комплект рулеток шпильки не по-

ставляются.

Примечание. В шифрах рулеток буквами и цифрами обозначены: О – откры-

тый корпус (вилка или крестовина); З – закрытый корпус; П – плоская лента (сече-

ние не в форме желоба); К – кольцо вытяжное; 2 или 3 – класс точности; А – удале-

ние шкалы от начала ленты; Н или У – нержавеющая или углеродистая сталь; Т –

штрихи шкалы нанесены травлением; /1 или /10 – в знаменателе дроби цена деле-

ния шкалы 1 или 10 мм.

Рис. 11.1. Лента землемерная ЛЗ-20:

а – метровые и дециметровые деления; б – на каркасе; в – шпильки

Рабочее натяжение всех лент ЛЗ и рулеток – 98 Н.

Поскольку землемерные ленты и рулетки принципиально не различаются, в

дальнейшем будем использовать их обобщающее наименование – мерные ленты.

Компарирование мерных лент – это сравнение рабочей длины ленты с длиной

рабочего эталона. Ленты, находящиеся в эксплуатации, ежегодно аттестуют (вы-

полняют их компарирование с выдачей документа на допуск к использованию) в

лаборатории метрологического надзора. Фактическая длины рабочей ленты выра-

жается уравнением, например l р = 20,000 + 0,005 м, или

l р = l 0 + ∆ l к,

где l 0 – номинальное значение длины; ∆ l к – поправка за компарирование, ука-

занная для температуры компарирования t к (обычно t к = 18 − 20°С).

В процессе эксплуатации мерных лент производят их рабочее компарирование

в метрологической лаборатории предприятия. Применяют также сравнение длины

l р рабочей ленты с длиной l а однотипной аттестованной ленты, хранящейся в каче-

стве рабочего эталона (рис. 11.2).

При рабочей проверке аттестованную и проверяемую ленты помещают на

ровной горизонтальной поверхности рядом, растягивают силой 98 Н (можно при-

менить пружинные динамометры для натяжения силой 10 кгс ± 0,3 кгс), совмеща-

ют нулевые штрихи лент, проверяют величины несовпадения шкал через каждые 1

– 3 м и находят разницу ∆lар длин лент рабочей и аттестованной ∆ l ар = l

(см. рис. 11.2).

Для аттестованной ленты 2 известна метрологически выявленная поправка ∆ l э

= l 0 – l а, где l 0 – номинальное значение длины; l а – фактическая длина аттестован-

ной ленты. Тогда поправка в длину рабочей ленты (приближенная поправка на

компарирование) ∆ l" к = ∆ l кр + ∆ l э.

Если численное значение ∆ l" к отличается от

метрологически выявленной поправки ∆ l к больше чем на 1 / 10 000 от длины l, то

рабочую ленту направляют на поверку метрологической службой.

∆ l э

∆ l ар

∆ l к

Рис. 11.2. Сравнение рабочей ленты

с рабочей поверенной лентой:

1, 2 – ленты рабочая и контрольная

Измерение лентой длины линий на земной поверхности. Полосу местности

между конечными точками А и В измеряемой линии расчищают от высокой травы,

кустов и предметов, препятствующих выравниванию ленты при измерениях. Для

устранения чрезмерных боковых отклонений ленты от направления АВ (рис. 11.3,

а) вехами обозначают створ – вертикальную плоскость, проходящую через две

точки на местности, в данном примере через точки А и В. Кроме основных вех А и

В в створе выставляют дополнительные вехи через 50 – 150 м соответственно ус-

ловиям их видимости. Вешение протяженных линий производят различными спо-

Для установки промежуточных вех способом ”на себя“ наблюдатель распола-

гается в 2–3 м позади вехи В (см. рис. 11.3, а), по его сигналам помощник в створе

А-В выставляет вехи 1, 2, 3. Первой укрепляют дальнюю веху. При отсутствии за

возвышенностью прямой видимости между вехами Е и К (рис.11.3,б) промежуточ-

ную веху 1 ставят на глаз вблизи створа в точке 1". Затем по указанию наблюдате-

ля в точке 1" помощник выставляет веху 2 в точке 2" створа 1"–К . После этого веху

1 выставляют в точке 1" створа 2"–Е и аналогичными действиями быстро прихо-

дят к обозначению створа Е–К.

В случае вешения через овраг или балку (рис. 11.3, в) в створе М–N ставят вехи

1 и 5, в створе N–1 – веху 2, в створе М–5 – вехи 3 и 4.

При прямой видимости в створе более точное вешение достигается с помощью

зрительной трубы теодолита, установленного над одной из точек створа. Сначала

устанавливают дальнюю веху, затем ставят промежуточные вехи, приближаясь к

теодолиту.

Рис. 11.3. Вешение створа:

а – на мало пересеченной местности; б – через возвышенность;

в – через глубокий овраг

Измерения линий лентой ЛЗ-20 выполняют два замерщика. Передний берет 5

или 10 шпилек, задний – одну и этой шпилькой, поставленной вертикально, закре-

пляет задний конец ленты у начальной точки, убедившись, что подписи метровых

делений возрастают в направлении переднего ее конца. Затем задний замерщик

прижимает ногой ленту к земле с упором к шпильке и направляет переднего за-

мерщика в створ, т. е. по направлению на переднюю веху. Передний замерщик на-

тягивает ленту и передний ее конец закрепляет в земле шпилькой, при этом лента

не должна сдвигаться относительно задней шпильки. Затем задний замерщик вы-

нимает свою шпильку, а передний снимает ленту со шпильки, которая остается в

земле и от которой измерение продолжается после продвижения ленты вперед на

ее длину l.

Когда передний замерщик поставит последнюю шпильку, у заднего их будет 5

или 10, это значит, что измерен отрезок, равный 5 l = 100 м или 10 l = 200 м при l

20 м.. Задний замерщик передает переднему 5 или 10 шпилек. Каждая такая пе-

редача отмечается в журнале измерений.

При достижении конечной точки В линии АВ измеряют так называемый остаток

r – расстояние от заднего нулевого штриха ленты до центра знака В. Полевой ре-

зультат измерения вычисляется по формуле

D = n l + r,

где n – число отложений ленты до остатка r.

Расстояние измеряется дважды («прямо» и «обратно»). Допустимое расхожде-

ние ∆D первого и второго результатов D" и D" определяется по их допустимой от-

носительной погрешности, например (∆D /D) доп = 1: 2000, при этом ∆Dдоп = D

Если линия или ее часть расположены на наклонной поверхности, то измеряют

угол наклона ν и длину D ν соответствующего отрезка. Определяют температуру t

ленты во время измерений, если она отличается от температуры компарирования

более чем на 8 – 10°С.

Техника измерения линий с помощью рулеток практически не отличается от

рассмотренной для ленты ЛЗ.

Вычисление горизонтального проложения d измеренного отрезка D произво-

дится с учетом поправок на компарирование ленты, на приведение наклонных уча-

стков к горизонту и на температуру.

Поправка на компарирование вычисляется с учетом формулы (11.2), т. е.

∆D к = ∆lк (n + r / l ),

она прибавляется к расстоянию D , если лента длиннее номинального значения l 0 ,

и вычитается, если лента короче. Такая поправка не принимается во внимание, если

ее величина равна или меньше 1: 10 000 длины l, т.е. для ленты длиной l = 20 м

не учитываются поправки ∆lк ≤ 2 мм.

Поправка на наклон отрезка длиной D учитывается в неявном виде при вычис-

лении горизонтального проложения d (рис. 11.4) по формуле

d = D cos ν,

где ν – угол наклона отрезка.

Поправка за наклон ∆Dν – отрицательное число, которое равно разности d – D

– ∆D ν = d – D = D cos ν – D = D (cos ν – 1).

Рис. 11.4. Наклонное положение и провес мерной ленты:

а – наклон и горизонтальное проложение линии; б – провисание;

в – определение стрелы провисания

Если известно превышение h между конечными точками А и В прямого отрезка

(см. рис. 11.4), то поправка на наклон

∆D ν ≈ h 2 / 2 D.

Приближенная формула (11.6) выводится из рис. 5.4: h 2 = D 2 – d 2 = (D + d)

(D – d). При ограниченных значениях h принимаем D + d ≈ 2D, а согласно фор-

муле (5.5) D – d = ∆D ν. С учетом этих преобразований получена формула (11.6).

Поправка ∆D ν учитывается при углах наклона ν ≥ 1,5° или при превышениях h

≥ 2,6 м на 100 м расстояния D.

Температурная поправка в измеренное расстояние

∆D t = α D (t – t к),

где α – коэффициент температурной деформации ленты на 1°С (для стали α =

0,0000125; для нержавеющей стали α = 0,0000205);

t и t к – температура ленты во время измерений и при компарировании соответст-

Поправка на провес мерной ленты. На земной поверхности и между строитель-

ными конструкциями нередко мерной лентой измеряют расстояния «на весу» под

постоянным натяжением динамометром (рис. 11.4, б). Лента получает провисание

или прогиб, стрела прогиба равна f, при этом расстояние lf между точками М и К

отсчитывается по шкале ленты преувеличенным, а поправка на провисание теоре-

тически вычисляется по формуле

Δlп = 8 f 2 / 3l,

но практически поправку ∆lп определяют опытным путем.

Для определения поправки ∆lп колья М и К забивают на одной высоте с кон-

тролем по горизонтальному вирному лучу теодолита или нивелира. Через верх ко-

лышков натягивают мерную ленту с помощью динамометра, с постоянной силой,

которая будет применяться на объекте (в геодезии сила натяжения принята вели-

чиной 98Н или 10 кгс). Рядом с точкой максимального провисания забивают ко-

лышек Е, совмещая его верх с уровнем ленты. Стрелу провеса измеряют с помо-

щью линейки относительно горизонтального луча теодолита. Или колышки ниве-

лируют с помощью нивелира и рейки, берут отсчеты по рейке, соответственно m,

е, к – расстояния от горизонтального визирного луча то точек ленты. Стрелу прове-

са вычисляют по формуле

f = (m + к )/ 2 – е.

Стрелу провеса следует определить для ряда длин провисания рулетки: 10, 15,

20, 25, 30, … м и, пользуясь формулой (11.8), рассчитать для данного типа мерной

ленты таблицу или график поправок –∆lп на провисание участков различной дли-

Горизонтальное проложения вычисляется по формуле

d = D + ∆D к + ∆D ν + ∆D t + ∑∆lп.

Пример. 1. Определить горизонтальное проложение d линии АС при условии,

что рабочая лента характеризуется уравнением l = l 0 + ∆ l к = 20 м + 0,008 м

при t к = + 20°С; результат первого измерения линии АС представлен числом от-

ложений ленты n = 15, остатком r 1 = 15,38 м, тогда D" = 315,38 м, а результат вто-

рого измерения: n = 15, r 2 = 15,48 м, поэтому D " = 315,38 м. На отрезке АВ = 100 м

линии АС угол наклона ν = 4° 30". Температура стальной ленты при измерении t =

–10°С, при компарировании t к = + 20°С.

Р е ш е н и е. 1. Оценка качества полевого измерения линии АС : абсолютное

расхождение результатов ∆D = D" – D " = 0,10 м;

относительная погрешность

расхождения ∆D / D = 0,10 / 315 = 1/ 3150 ≤ 1/ 2000, т.е. расхождение ∆D = 0,10 м

допустимо, а среднее значения расстояния D = (D" + D ") / 2 = 315, 43 м.

2. Поправки: ∆D к = + 0,008 (15 + 0,77) = + 0,126 м;

∆D ν = АВ cos ν – АВ = 100 · 0,996917 – 100 = – 0,308 м;

∆D t = 1,25 · 10–5 · 315 [–10 – (+20)] = – 0,118 м.

3. Результат: dАС = 315, 43 + 0,126 – 0,308 – 0,118 = 315,13 м.

Внешние факторы ограничения точности измерения линий лентами. При

измерениях лентами на местности возникают систематические и случайные по-

грешности. Систематическая погрешность складывается из ряда односторонне дей-

ствующих факторов: остаточной погрешности компарирования ленты, погрешно-

стей за счет искривлений ленты на вертикальных неровностях земной поверхности

и отклонений ленты от створа, ее неверного натяжения и смещений шпилек, вслед-

ствие пренебрежения поправками за наклон при ν < 1,5°, а также температурными

поправками.

Случайная погрешность обусловлена случайными влияниями неточного учета

поправок на наклон и температуру, колебаниями силы натяжения ленты.

Внешние условия сильно влияют на точность измерений линий лентами. В бла-

гоприятных условиях (ровная поверхность связного грунта) относительная по-

грешность длины линии составляет в среднем 1/ Т = 1 / 3000, в средних условиях

измерений (небольшие неровности, низкая трава) 1/ Т = = 1 / 2000, в неблагопри-

ятных условиях (резко пересеченная или заболоченная местность, кочковатость,

пашня, высокие травы и др.) относительная погрешность 1/ Т = 1 / 1000 (или 0,1 м

на 100 м расстояния).

Оптические дальномеры

Оптические дальномеры служат для определения расстояний величиной до 100-

300 м с относительной погрешностью от 1/200 до 1/3000 в зависимости от конст-

рукции прибора. Принцип измерения расстояний оптическими дальномерами гео-

метрического типа основан на решении сильно вытянутого прямоугольника или

равнобедренного треугольника, называемого параллактическим (рис. 11.5, а), ма-

лая сторона которого b = MN называется базисом дальномера, а противолежащий

малый угол φ – параллактическим. Из прямоугольного треугольника FWM, где WM

= b / 2 находим измеряемое расстояние

D = (1/2) b ctg (φ /2).

Различают оптические дальномеры с постоянным базисом и с постоянным па-

раллактическим углом. В дальномерах с постоянным базисом используется специ-

альная рейка с визирными марками М и N , расстояние между которыми принима-

ется от 1,5 до 3 м и определяется с относительной погрешностью около 1: 50 000

(не грубее 0,03 – 0,05 мм). Рейку устанавливают на штативе горизонтально и пер-

пендикулярно линии FW, параллактический угол φ измеряют высокоточным тео-

долитом с погрешностью m φ ≤ 3". Расстояние D вычисляют по формуле (11.10) с

учетом температурной поправки в длину базиса. Относительная погрешность рас-

стояния длиной 100 – 200 м составляет около 1/1500 – 1/3000.

Рис. 11.5. Оптический дальномер геометрического типа:

а – геометрическая схема; б – поле зрения трубы; в – схема измерений

В дальномерах с постоянным параллактичесим углом (φ = const) измеряют ба-

зис b, при этом в формуле (11.10) произведение (1/2) ctg(φ /2) = К является посто-

янной величиной, которая называется коэффициентом дальномера, поэтому

D = К b.

Нитяной дальномер. Такие дальномеры конструктивно входят в устройство

теодолитов и нивелиров. В зрительной трубе теодолита и нивелира верхний и ниж-

ний горизонтальные штрихи n и m визирной сетки (рис. 11.5, б) образуют нитяной

дальномер с вертикальным постоянным параллактическим углом φ. Вершина F

этого угла (передний фокус оптической системы зрительной трубы – рис. 11.5, в)

расположена либо вне, либо внутри зрительной трубы. Визирные лучи, проходя-

щие через дальномерные нити и передний фокус F, пересекаются с вертикально

расположенной дальномерной шкалой в точках N и M . Наблюдатель через окуляр

трубы отсчитывает по шкале величину базиса b – число делений между нитями n и

m. Измеренное расстояние FW равно D 1 = К b. Полное расстояние JW = D между

вертикальной осью прибора ZZ и плоскостью шкалы вычисляются по формуле ни-

тяного дальномера

D = К b + с,

D = D 1 + с,

где с – постоянное слагаемое дальномера (расстояние между осью вращения ZZ

прибора и передним фокусом F.

В современных зрительных трубах К = 100; с ≈ 0, а соответствующий параллак-

тический угол φ = 34,38"

Дальномерные рейки к нитяному дальномеру могут быть специальными, шкала

которых нанесена с ценой деления 2 или 5 см для измерения расстояний до 200–

300 м. Но при топографических съемках масштаба 1: 1000 и крупнее обычно

используют рейки для технического нивелирования с сантиметровыми шашечными

делениями, при этом максимальное измеряемое расстояние близко к 150 м. На рис.

11.6, а по сантиметровым делениям между нитями t и m отсчитан отрезок шкалы b

17,6 см = 0,176 м. Здесь при К = 100 и с = 0 искомое расстояние D = 17,6 м.

П р и м е ч а н и е. При К = 100 наблюдатель принимает сантиметровые деле-

ния как условно метровые и в метрах отсчитывает по рейке искомое расстояние D,

в нашем примере D = 17,6 м и при с = 0 формула (11.12) принимает вид D = D 1.

Горизонтальное проложение. При измерениях расстояний дальномером зри-

тельной трубы теодолита дальномерную рейку устанавливают вертикально. Визи-

рование на рейку сопровождается наклоном визирной оси зрительной трубы на

угол ν (рис. 11.6, б).

Между проекциями дальномерных нитей на шкалу рейки в точки М и N берет-

ся отсчет базиса b, но его значение получается преувеличенным в сравнении с

величиной b" = М"N ", которая получается при наклоне рейки в положение, перпен-

дикулярное лучу ОW. Треугольник WMM " практически прямоугольный, так как

угол при вершине M " отличается от прямого на φ/2 = 17,2 " = 0,3°, поэтому b" / 2 =

WM " = WM cos ν = (b / 2) cos ν. Отсюда и b" = М " N " = b cosν. Тогда для треуголь-

ника F 1М"N" высота F 1W = К b", а наклонное расстояние D = ОW = К b" + с = К b

cos ν + с. Тогда горизонтальное проложение d = ОВ" = ОW cos ν = (D + с) cos ν ,

d = К b cos2 ν + с cos ν,

а при с = 0

d = К b cos2 ν = D cos2 ν.

Рис. 11.6. Определение расстояния по штриховому дальномеру:

а – отсчет по дальномерным штрихам; б – горизонтальное проложение

Горизонтальное проложение вычисляется также по формуле

d = D – ∆D ν ,

где ∆D ν = 2D sin 2ν – поправка на наклон в расстояние, измеренное нитяным

дальномером.

Для определения в полевых условиях величин d пользуются инженерными

калькуляторами или специальными тахеометрическими таблицами.

Определение постоянных нитяного дальномера. Для каждого теодолита не-

обходимо определить фактические значения поправки с и коэффициента дальноме-

ра К, поскольку его погрешность может достигать 0,5% (т. е. 1/200 от измеряемого

расстояния). Для проверки на ровном горизонтальном участке местности через 30–

35 м забивают колышки, над начальным колышком центрируют теодолит, на ос-

тальных последовательно ставят рейку и по дальномеру отсчитывают значения b 1,

b 2,…,bn , затем рулеткой измеряют расстояние каждого колышка от начального. В

соответствии с формулой (11.11) составляют несколько уравнений:

D 1 = К b 1 + с; D 2 = К b 2 + с; …, D n = К b n + с,

где D 1, D 1, …, D n – расстояния, измеренные рулеткой с точностью 0,01-0,02 м.

Вычитая одно уравнение из другого, находим, например,

D 2 – D 1

D 3 – D 1

D 3 – D 2

b 2 – b 1

b 3 – b 1

b 3 – b 2

и получаем среднее значение коэффициента дальномера

К = (К1 + К 2 + …, К n ) / n.

Подставив значение К в каждое из уравнений (11.16) получаем величины с 1, с 2,

…, с n и среднее с. В современных теодолитах с ≈ 0.

Постоянную дальномеров удобно определять

путем измерения комбинаций

расстояний. Для этого на горизонтальной поверхности в одном створе откладывают

несколько (не менее трех) расстояний: D 1, D 2, D

. Измеряют эти расстояния, а

также расстояния:

D 4 = D 1 + D 2 ; D 5 = D 3 + D 2 ; D 6 = D 1 + D 2 + D 3

В каждом результате измерений будет присутствовать постоянная поправка

дальномера сi , поэтому можно записать: Di = Di / + c , где Di ‒ результат измере-

ний. Тогда можно записать систему уравнений:

D 4 + c = D 1 + D

расстояния вычисляют при помощи инженерного калькулятора или исправляют по-

правками, которые выбирают из специально составленной таблички.

Точность нитяного дальномера. При помощи нитяного дальномера техниче-

ских теодолитов в комплекте с нивелирной рейкой с сантиметровыми делениями

расстояния измеряются с погрешностями, которые зависят от ряда факторов: точ-

ности учета коэффициента дальномера К и постоянной с; вертикальности рейки;

состояния приземного слоя воздуха (величины рефракционных колебаний изобра-

жения). При точном учете величин К и с, старательной работе и благоприятных по-

годных условиях (облачность) на расстояниях D до 50–60 м погрешность ∆D равна

приблизительно 0,05–0,1 м (относительная погрешность расстояния составляет

около ∆D / D = 1/500), на расстояниях от 80 до 120 м ∆D ≈ 0,2 м (или в относи-

тельной мере тоже 1/500), на расстояниях D ≈ 130–150 м ∆D ≈ 0,3–0,5 м (∆D / D ≈

1/400 – 1/300). Однако при менее благоприятных условиях и недостаточной стара-

тельности наведения штрихов дальномера погрешности ∆D значительно возраста-

Рассмотренные погрешности нитяного дальномера учитываются в инструкциях

по наземным крупномасштабным топографическим съемкам: расстояния от теодо-

лита до рейки ограничивают до 80 – 100 м.

Ультразвуковая рулетка измеритель расстояния, объема и температуры CP-3007 - простой и очень удобный прибор для измерения расстояния, объема и температуры, использовав ультразвуковую рулетку вы сможете легко измерить площадь стены, площадь комнаты, окружающую температуру. Для более точного измерения в рулетку встроен лазерный указатель, что позволяет точно измерить нужное расстояние. Прибор имеет высокую точность и скорость измерения.

• Быстрое и точное измерение
• Компактный размер, низкий вес
• Подсветка дисплея
• Низкая цена

Ультразвуковая рулетка измеритель расстояния, объема и температуры CP-3007 пригодится в строительстве и ремонте, с помощью вы сможете точно рассчитать площадь и как следствие избежать излишних расходов на стройматериалы.

Рулетка будет полезна тем, кто связан с недвижимостью где необходимо точное измерение площади помещения и его объема.

Ультразвуковой измеритель расстояния не просто удобен он экономит значительное количество времени - представьте сколько бы времени вы потратили на точное измерение всех размеров пусть даже однокомнатной квартиры, наша рулетка считает мгновенно - скорость измерения1 секунда.

Обычные рулетки неудобны в использовании их нужно каждый раз сматывать и разматывать, наш прибор - Ультразвуковая рулетка измеритель расстояния, объема и температуры CP-3007 - всегда готова к работа вы получите результат через 1 секунду после его включения.

Подсветка дисплея облегчит работу в темноте, а встроенный градусник пригодится при ремонтно строительных работах, для контроля температуры в помещении.

Мы сделали все, чтобы цена, на этот уникальный по своим функциональным возможностям прибор, была действительно привлекательной.

Инструкция:

Установите батарею 9 вольт. При включении прибор показывает текущую температуру. Индикатор разряда батареи загорается в случае её разряда. Для экономии разряда батареи прибор отключается автоматически через 30 секунд. Устанавливайте только качественные элементы питания!

Придел измерения (расстояние) 18м

Кнопки управления:

MEASURE (измерение) - кнопка измерения расстояния, направьте прибор перпендикулярно к точке измерения, кратковременно нажмите на кнопку для измерения расстояния, если на экране появляется надпись ERROR (ошибка) повторите измерение расстояния, при необходимости сместите точку изменения расстояния нажатием на кнопку LASER вы можете увидеть точное место до которого прибор проводит измерения расстояния.

LASER - кнопку включает лазерный целеуказатель, до которого рулетка измеряет расстояние. Лазер автоматически отключается через 10 секунд, для экономии батареи. При необходимости повторно нажмите на кнопку.

М1 М2 М3 - кнопки памяти измеренного расстояния. Для занесения в память измеренного расстояния - нажмите на кнопку Measure (измерение) затем нажмите кнопку включения памяти STORE? затем нажмите любую из кнопок памяти М1 М2 или М3, для занесения показаний в память, после чего на экране появится соответствующий индикатор памяти - М1 М2 или М3, теперь показания занесены в память. Извлечение показаний из памяти - (рулетка сохраняет все данные занесенные в память, если батарея не извлечена или разряжена, даже при отключении энергосберегающего режима). Включите прибор, если на экране нет никакой индикации, нажмите кнопку М1 М2 или М3 для извлечения занесенных данных из памяти - на экране отражаются занесенные в память данные. Стирание все данных из памяти - включите рулетку нажмите и удерживайте кнопку ALL MEMORY CLEAR в течение 3-5 секунд, пока на экране индикация М1 М2 или М3 не погаснет - теперь все данные из памяти стерты.

FEET METER - кнопку переключает режим измерения с футов на метры и наобарот.

AREA - кнопка измерения площади, измерьте расстояния и зенесите показания в память, нажмите на кнопку AREA затем на кнопки М1 М2 или М3 показания которых рулетка перемножит и покажет на экране результат измерения.

VOL - кнопка измерения объема - занесите в память кнопок М1 М2 и М3 (длинна, ширина и высота) данные ваших измерений, включите прибор, нажмите на кнопку VOL - прибор автоматически посчитает объем из занесенных в память данных.

В наше время лазерный дальномер («лазерная рулетка») - незаменимый инструмент строителей и отделочников. Основное назначение этого прибора, хотя далеко не единственная способность, - измерение расстояний. Дальномеры применяют как для замеров внутри помещений, так и для работ на открытых объектах. Сегодня речь пойдет о дальномерах компании BOSCH .

Это компактный оптико-электронный прибор для измерения расстояний. Современные модели этих приборов имеют расширенный спектр функций: позволяют вычислять площади, объемы помещений, проводить замеры недоступных объектов (по теореме Пифагора), передавать информацию на ПК и др. При этом большинство дальномеров имеют противоударный, пыле- и влагозащищенный корпус, а потому, подходят для работы в любых условиях.

Принцип действия.

Внешне работа с дальномером выглядит так: человек ставит прибор на ровную поверхность и включает. Прибор настраивается и генерирует лазерный луч красного цвета, направленный в нужную точку. Точка отображается на приемном устройстве. Расстояние от объекта до прибора сразу отображается на дисплее дальномера.

Принцип работы лазерного дальномера следующий: прибор посылает импульсы, которые отражаются от цели. Затем встроенный микропроцессор вычисляет расстояние на основании времени, которое прошло с момента отправки импульса до момента приема его отражения.

Преимущества перед обычной рулеткой:

• измерения может легко проводить один человек;
• лазерным дальномером можно измерить и те объекты, которые невозможно измерить обычной рулеткой из-за наличия препятствий;
• лазерный дальномер измеряет быстрее и с большей точностью;
• поскольку лазерный луч видимый, ориентируясь на эту линию, гораздо удобнее проводить работы: устанавливать окна, подоконники, выравнивать полы, развешивать картины и т. д.;
• лазерный дальномер может определять не только расстояния, но и другие величины (площадь, объем и т. д.).

Принципы выбора.

Выбирая дальномер, в первую очередь определите спектр задач, для которых он вам может понадобиться. Переплачивать за наличие у прибора максимального количества функций совсем не обязательно. Вот основные пункты, согласно которым рекомендуется выбирать этот прибор.

1. Класс (бытовой или профессиональный).

Для несложных отделочных работ в квартире вполне достаточно прибора бытового класса. Если же вы работаете в жестких условиях эксплуатации, со сложными объектами, стоит подумать о приборе профессионального класса. Разумеется, стоимость профессионального дальномера выше, чем бытового. Хотя и бытовые дальномеры могут быть достаточно функциональны и надежны.

2. Дальность измерений.

Самая большая дальность измерений современных моделей дальномеров может составлять до 200 м. Если вы планируете пользоваться прибором только в квартире, или на небольшой стройплощадке (например, при строительстве загородного дома), достаточно приобрести прибор с максимальной дальностью измерения 30–50 м. Если же существует необходимость в измерении больших расстояний и вы приобретаете прибор с максимальной дальностью более 50 м, обратите внимание, есть ли у выбранной модели возможность установки на штатив. При замере больших дистанций штатив вам будет просто необходим.

3. Точность измерений.

Большинство лазерных дальномеров могут обеспечить точность измерений ±1,5–2 мм: этого вполне достаточно для решения широкого круга задач как в бытовом, так и в профессиональном строительстве.

4. Производитель.

Самые лучшие лазерные дальномеры производят компании BOSCH, Stabila, Trimble, Leica и др. Приборы европейских марок, как правило, дороже дальномеров китайских производителей, но китайские менее надежны.

5. Гарантия и сервис.

Любая серьезная фирма предоставляет на свой прибор гарантию и дает возможность сервисного обслуживания. Обычно гарантия составляет от 1 до 2 лет на бытовые дальномеры и от 2 до 3 лет на профессиональные. Покупая дальномер определенной фирмы, узнайте, имеется ли в вашем городе сервисный центр этого производителя.

6. Эргономика, дизайн.

Выбирая лазерную рулетку, подержите ее в руках. Дальномер должен удобно лежать в руке, не выскальзывать и быть не слишком тяжелым. Чем меньше прибор по размеру, тем он удобнее: можно легко положить «рулетку» в карман. Чтобы дальномер не выскальзывал из рук при работе, некоторые производители снабжают его корпус резиновыми насадками.

7. Функциональная насыщенность.

Наличие в дальномере каждой из функций увеличивает его цену. Убедитесь, что вы не переплачиваете за те функции, которые вам не понадобятся.

• Встроенный Bluetooth. Система беспроводного обмена данных позволяет мгновенно переносить данные измерений в компьютер, ноутбук или КПК.
• Встроенная откидная скоба. Позволяет производить измерения от внутреннего угла.
• Вычисление площади и объема. Очень удобная и полезная функция. Может понадобиться даже при косметическом ремонте.
• Встроенная память. Используется для хранения постоянных величин, участвующих в вычислениях и замерах.
• Встроенный оптический визир. Помогает визуализировать лазерную точку при наведении на цель. Функция удобна, если измерения проводятся при ярком солнечном свете, снижающем видимость точки. Хотя, если встроенного визира у прибора нет, можно будет купить оптический визир (отражающую пластину) отдельно.

Дальномер Bosch PLR 30 (бытовой).

Прибор внешне напоминает мобильный телефон и легко помещается в кармане. Благодаря простому и понятному управлению работа с PLR-30 не требует дополнительной подготовки. В PLR 30 есть различные встроенные практичные функции, такие как вычисление площади и объема, непрямое измерение длины, функция «минимум/максимум», функции сложения и вычитания, а также функция памяти. Результаты отображаются на большом жидкокристаллическом дисплее.

Благодаря рукоятке со специальными накладками, препятствующими скольжению, инструмент удобно и надежно лежит в руке. PLR 30 оснащен лазером с дальностью светового луча 650 нМ и соответствует второму классу лазеров (это означает его безопасность). А еще данную модель дальномера можно устанавливать на фотоштатив, что очень удобно.

Bosch DLE 50 - профессиональный прибор с широким спектром функций и высокой точностью измерений. При этом его габариты примерно те же, что у обычного мобильного телефона (100 х 58 х 32), а его масса всего 160 г. Являясь самым маленьким из всех дальномеров, Bosch DLE 50 измеряет с абсолютной точностью и находит себе множество способов применения. Прибор измеряет расстояния в диапазоне от 0,05 до 30 м с погрешностью не более ±1,5 мм (предельное расстояние - 50 м). Стандартное время измерений в зависимости от дальности и условий освещения составляет 0,5–4 с. Выполнив действие, прибор подает акустический сигнал.

Фиксируемый упорный штифт, с помощью которого можно производить замеры из узких и труднодоступных мест, - еще одна отличительная особенность DLE 50.

Также есть режим сканирования, функция минимум-максимум, функция сложения, вычитания и запоминания. Корпус с резиновыми накладками снабжен упорным штифтом для измерения из труднодоступных мест, есть резьба под штатив ¼, резиновые накладки на корпусе. Прибор идеален для отделочников, строителей, архитекторов и экспертов.

Bosch DLE 150 Connect. Еще более удобен прибор Bosch DLE 150 Connect. Он может выполнять измерения до 150 м с точностью до 2 мм. Дальномер имеет подсвечиваемый дисплей с четкой, понятной индикацией, множество полезных функций и интуитивно понятное управление. Интерфейс Bluetooth позволяет DLE 150 Connect осуществлять беспроводную передачу результатов измерений на КПК или ноутбук. При этом прибор исключает возможность ошибки или потери данных измерений при их передаче. Максимальный радиус передачи данных - 10 м.

Лазерный дальномер BOSCH DLE 150 Professional. Простота и точность измерений расстояния, площади и объема, а также ряд других величин, вычисляемых с помощью теоремы Пифагора, делают BOSCH DLE 150 идеальным инструментом для отделочников, строителей, архитекторов и экспертов. DLE 150 имеет множество функций, таких как измерение длины, режим сканирования, функция сложения и вычитания. Модель снабжена универсальным наконечником для измерений от угла, плоскости или кромки. Еще одно удобное и полезное свойство - функция непрерывного измерения, позволяющая отображать высоты или расстояния до стены во время работы с инструментом. Функция «Непрерывное измерение» позволяет перемещать прибор по отношению к цели, причем результат будет обновляться каждые 0,5 с.

Полезные советы.

Несмотря на безопасность инфракрасных лазеров включенный дальномер категорически запрещается направлять на людей - это может привести к травмам сетчатки глаза, особенно на близком расстоянии. Чтобы избежать попадания лазерного луча в глаза, при работе можно использовать специальные защитные очки.

При ярком солнечном свете лазерную точку на расстоянии больше 10 м может быть не видно. Свет солнца затрудняет визуализацию лазерной точки при наведении на цель. Помощь в обнаружении светового пятна от лазера могут оказать специальные очки с красным светофильтром. Однако, такие очки актуальны лишь при измерениях на малых дистанциях. На больших расстояниях рекомендуется пользоваться отражающей пластиной.

Если дальномер планируется использовать вне помещения и этот прибор не содержит встроенного визира, желательно приобрести оптический визир (отражающую пластину) отдельно. Она поможет визуализировать лазерную точку.

Когда дальномер недостаточно жестко установлен на поверхности или измерения проводятся «с руки», точность измерений снижается. Для хорошей фиксации прибора рекомендуется использовать штатив. Эта рекомендация особенно актуальна при измерении больших расстояний.

Приборы измеряющие расстояние прошли свой долгий путь от куска веревки с узелками до, различной точности, линеек и рулеток. Однако даже современные ручные измерительные инструменты имеют ряд недостатков.

Во-первых, их длина невелика, и для замеров больших дистанций требуется использовать их несколько раз, что грозит значительными погрешностями в результатах.

Во-вторых, скорость измерения низка и во многом зависит от навыка пользователя. Наконец, ручные измерительные инструменты позволяют производить лишь линейные измерения, все прочие операции по обработке данных ложатся на плечи человека - ему приходится вооружаться бумагой и ручкой, записывать результаты, складывать или перемножать их и т. д.

Лазер или ультразвук

Дальномеры тоже прошли эволюционный путь. Современные приборы компактны, легки, просты в работе. По принципу действия дальномеры подразделяют на лазерные и ультразвуковые.
имеет на фронтальной части корпуса лазерный излучатель и рядом - приёмник излучения. Испускаемый лазерный луч достигает препятствия впереди, отражается от его поверхности, возвращается и фиксируется приёмником. Обработка полученного сигнала встроенным процессором позволяет почти моментально вычислить пройденное лучом расстояние до точки отражения. Лазерные дальномеры характеризуются высокой точностью - у топовых моделей погрешность не превышает десятых долей миллиметра.


Ещё одно преимущество лазерных моделей - большой рабочий диапазон. В зависимости от назначения (для использования в помещениях или на улице) и класса прибора он может достигать 30–200 м. Однако на дальность работы и погрешность дальномера влияют внешние условия.

Например, природа поверхности, от которой отражается лазерный луч, - её отражающая способность. Особое же значение имеет освещение, в частности солнечный свет. При ярком свете отражённый лазерный луч хуже определяется приёмником, и чем больше расстояние до отражающей поверхности, тем больше вероятность того, что прибор не сможет произвести измерение.

Поэтому лучшие результаты достигаются в помещениях с неярким освещением, а на улице и при солнечном свете дальность работы дальномеров будет меньше «паспортных» значений. Впрочем, есть возможность снизить влияние негативных факторов окружающей среды - например, с помощью специальных мишеней.

Их поверхность обладает высокой отражающей способностью, поэтому отражённый луч мощнее и лучше фиксируется приёмником. Поскольку человеку на большом расстоянии и ярком солнечном свете тоже непросто различить красную точку лазера, производители выпускают особые очки, в которых она лучше видна.

В некоторых высокоуровневых моделях для решения этой же проблемы предусмотрены своего рода «оптические прицелы» или даже функции вывода увеличенного изображения со встроенной камеры. Принцип работы ультразвуковых дальномеров основан на эффекте эхолокации. Прибор испускает ультразвуковую волну в направлении объекта измерения, она достигает поверхности объекта, отражается и возвращается назад.