Электронный дальномер – это геодезический прибор для электронного измерения расстояния между двумя точками с помощью электромагнитных волн.
Электронное измерение расстояния (EDM) – это метод определения длины между двумя точками, используя изменения фазы, которые происходят при прохождении волн электромагнитной энергии от одного конца линии до другого конца. Для справки, существует три метода измерения расстояния между двумя точками:
DDM или прямое измерение расстояния – В основном это делается с помощью цепочки или ленты.
ODM или оптическое измерение расстояния – Это измерение проводится с помощью тахеометрии, метода горизонтальной субтензии или телеметрического метода. Они выполняются с помощью оптических клиновых насадок.
EDM или электромагнитное измерение расстояния – Метод прямого измерения расстояния не может быть реализован на сложных участках местности. При наличии большого количества несоответствий на местности или крупных препятствий этот метод не применяется.
В качестве альтернативы этому методу был разработан оптический метод измерения расстояния. Однако его недостатком является ограниченный диапазон измерения. Она ограничена 15-150 м с точностью 1 к 1000-1 к 10000. Выше всех стоит EDM с точностью 1 к 105, имеющий диапазон измерения расстояния 100 км.
Электронное измерение расстояния в целом – это термин, используемый как метод измерения расстояния с помощью электронных средств. В этом методе для измерения расстояния используются приборы, основанные на распространении, отражении и приеме электромагнитных волн, таких как радио, видимый свет или инфракрасные волны.
Солнечный свет или искусственно созданная электромагнитная волна состоит из волн различной длины. Спектр электромагнитной волны выглядит так, как показано ниже:
Среди этих волн микроволны, инфракрасные волны и волны видимого света полезны для измерения расстояния. В приборах EDM эти волны генерируются, модулируются и затем распространяются. Они отражаются в точке, до которой расстояние должно быть измерено от станции прибора, и снова принимаются прибором.
Время, затраченное волной на прохождение этого расстояния в 2 раза, можно измерить и, зная скорость волны, рассчитать расстояние. Однако время слишком мало, и измерить его трудно.
В усовершенствованных методах используется метод разности фаз, при котором измеряется количество завершенных и незавершенных волн. Зная длину волны, рассчитывается расстояние.
Встроенные в прибор микропроцессоры вычисляют расстояния и отображают их на жидкокристаллическом дисплее (LCD).
- Измерение расстояния с помощью ЭДМ и отражателя
- Персональные ошибки
- Инструментальные ошибки
- Естественные ошибки
Происхождение электронного измерения расстояния
Электронное измерение расстояний может быть выполнено такими приборами, как геодиметр, теллурометр, дистомат и др. Первый прибор ЭДМ под названием геодиметр был разработан в Швеции в 1948 году. Геодиметр – это геодезический дальномер, разработанный на основе модулированного светового луча.
Второй прибор для EDM был разработан в Африке в 1957 году и назван теллурометром. В этом приборе используются модулированные микроволны.
С годами технология значительно улучшилась. В настоящее время у нас есть современные EDM, которые отображают расстояние в цифровой форме, и много микрокомпьютеров, которые вычисляют горизонтальное и вертикальное расстояние, т.е. DX и DY. Они также показывают наклонное расстояние (DH).
Электронные приборы для измерения расстояний включаются в теодолиты, которые имеют автоматическое считывание углов, называемые тахеометрами (электронными тахеометрами), также называемые системами “от поля до финиша”. Они регистрируют расстояние и углы одновременно.
Типы электронных приборов для измерения расстояний
Приборы EDM классифицируются в зависимости от типа несущей волны следующим образом
1. Микроволновые приборы
В этих приборах используются микроволны. Такие приборы были изобретены еще в 1950 году в Южной Африке доктором Т.Л. Вадли и названы теллурометрами. Прибору требуются батареи напряжением от 12 до 24 В. Поэтому они легкие и очень портативные. Теллурометры можно использовать как днем, так и ночью.
Дальность действия этих приборов достигает 100 км. Он состоит из двух одинаковых блоков. Один блок используется как главный, а другой – как удаленный. Просто нажав кнопку, можно преобразовать главный блок в удаленный, а удаленный блок – в главный. Для управления устройством требуется два квалифицированных специалиста. Каждому оператору предоставляется возможность речевого общения во время измерений.
2. Приборы инфракрасных волн
В этом приборе используются амплитудно-модулированные инфракрасные волны. Призменные отражатели используются на конце измеряемой линии. Эти приборы легкие и экономичные и могут быть установлены на теодолит. Точность измерений с помощью этих приборов составляет ± 10 мм. Дальность действия этих приборов достигает 3 км.
Эти приборы полезны для большинства строительных работ. Эти приборы выпускаются под торговыми названиями DISTOMAT DI 1000 и DISTOMAT DI 55.
3. Приборы для измерения волн видимого света
Эти приборы основаны на распространении модулированных световых волн. Этот тип приборов был впервые разработан в Швеции и был назван геодиметром. Ночью дальность действия составляет до 2,5 км, а днем – до 3 км. Точность этих приборов варьируется от 0,5 мм до 5 мм/км расстояния. Эти приборы также очень полезны для проектов гражданского строительства.
Работа электронных приборов для измерения расстояний
Для работы с EDM необходимо знать фундаментальный принцип, лежащий в его основе. Электромагнитные волны распространяются через атмосферу на основе уравнения
где v – скорость распространения электромагнитной энергии в метрах в секунду (м/с); f – модулированная частота в герцах (Гц) и 
длина волны, измеряемая в метрах. В основном распространяющиеся волны можно представить в виде синусоиды, как показано на рисунке ниже.
Другое свойство волны, называемое фазой волны 
является очень удобным методом определения малых долей длины волны при измерении в EDM. Точки A, B, C и т.д. представляют собой различные фазовые точки.
Рис. Синусоидальные волны
Рис. Соответствующие значения фазы
Пусть AB – измеряемая линия, длина которой равна D. Оборудование EDM размещено на концах A и B. На A размещен передатчик, на B – приемник. Передатчик позволяет распространять электромагнитные волны в направлении B. Также размещен таймер. В момент передачи волны из точки А таймер в точке В запускается и останавливается в момент приема входящей волны в точке В. Это позволяет нам узнать время прохождения волны из точки А в точку В.
Рис. Демонстрация измерения времени прохождения волны
Исходя из времени прохождения и известной скорости, можно легко измерить расстояние. Теперь, чтобы решить проблему, возникающую из-за трудностей с запуском таймера в точке B, вместо приемника в точке B можно установить отражатель, как показано ниже.
Рис. Схема измерения транзита с помощью ЭДС и отражателя
Измерение расстояния с помощью ЭДС и отражателя
Как уже объяснялось, пусть волны передаются от A и отражаются от B. Если принятый сигнал находится вне фазы на величину 
то эквивалентное расстояние равно
Таким образом, расстояние
где n – интегральное число длины волны, 
в двойном пути
Погрешность электронных приборов для измерения расстояния
Персональные ошибки
- Неточности в начальных настройках ЭДМ и отражателей на предпочтительных станциях
- Неправильные измерения прибора и отражателя
- Ошибки определения атмосферного давления и температуры
Инструментальные ошибки
Естественные ошибки
Преимуществом использования приборов EDM является скорость и точность измерений. При использовании этих приборов автоматически преодолеваются некоторые препятствия для создания цепей.
Читайте далее:- Современные геодезические приборы и их применение.
- Источники ошибок в тахеометрах при геодезических съемках.
- Зондирование в гидрографической съемке – методы определения местоположения зондирования.
- Тахеометр в геодезии: Работа, применение и преимущества.
- Виды световых люков для крыш ваших зданий.
- Как сотрясается земля во время землетрясений?.
- Вопросы выбора приборов для испытаний по оценке эксплуатационных характеристик конструкций.