|
|
|
|
|
|
||
Измерительные приборы дальнего действия предназначены для измерения физических величин у объектов, находящихся на значительном удалении от оператора. Одной из измеряемых величин являются координаты объекта, т.е. положение объекта в пространстве относительно какой - то системы отсчета. Приборы для измерения координат объекта называют приборами оптической локации. Если для приборов ближнего действия основной системой координат была прямоугольная, то для приборов дальнею действия полярная система координат. Положение объекта определяется направлением на него и величиной радиуса-вектора /дальностью до объекта/.
Направление на объект измеряется с помощью угломерных приборов, а дистанция с помощью дальномерных устройств /дальномеров/.
В земных условиях началом отсчета вертикальных углов может быть плоскость горизонта или вертикаль. За начало отсчета горизонтальных углов может быть принято любое направление, которое может быть определено. Часто для этого используют направление магнитного или истинного меридиана. Такая система координат называется горизонтальной. Существуют и другие системы координат, использующие другие направления для начала отсчета, но все они являются полярными.
Измерительный прибор, работающий в этой системе координат, имеет три оси - вертикальную, горизонтальную и визирную.
Рис. 4.3.5-1
При измерении горизонтальных углов вращение происходит вокруг вертикальной оси, при измерении вертикальных углов - вокруг горизонтальной оси. Визирная ось при этом направляется на точку объектах и вдоль ее определяется дистанция до объекта. Оси должны быть расположены относительно друг друга определенным образом, а именно, горизонтальная ось должна быть перпендикулярна вертикальной, а визирная - перпендикулярна горизонтальной оси. Кроме того, вертикальная ось должна быть расположена перпендикулярно плоскости, от которой берется начало отсчета вертикальных углов. Отступление от указанного расположения осей вызывает систематические ошибки, которые изменяют свою величину в зависимости от направления визирования и их исключение путем ввода поправок в измерения вызывает большие трудности.
Эталоном, с которым сравниваются измеряемые величины, являются круговые шкалы, нанесенные на диске или конусной поверхности и называемые лимбами (кругами).
Оси лимбов должны располагаться параллельно осям их вращения или осям вращения отсчетного устройства, если лимб неподвижен, ось делений лимба /шкалы/ должна совпадать с осью его вращения или отсчетного устройства, если лимб неподвижен. Ошибка несовпадения этих осей называется эксцентриситетом лимба, который вызывает систематические ошибки, величина которых колеблется в зависимости от ряда факторов. Учет этих ошибок тоже вызывает большие затруднения.
Измерение дистанции /радиуса-вектора/ производится с помощью дальномерных устройств, которые могут входить в прибор или представлять отдельные устройства. Принцип их работы будет рассмотрен позднее.
Рассмотрим некоторые случаи появления систематических ошибок в угломерном приборе:
а) При наклоне вертикальной оси на угол aк вертикали.
Ошибка в измерении горизонтальных углов:
Dj = aЧ tg(e)Ч sin(j),
где a- угол между вертикальной осью и отвесной линией, e - угол места цели (вертикальный угол), j - горизонтальный угол между направлением на цель и плоскостью, к которой наклонилась вертикальная ось.
Ошибка в измерении вертикальных углов:
Dea =aЧ cos(j).
б) При наклоне горизонтальной оси на угол b.
Ошибка в измерении горизонтальных углов:
D jb = - bЧ tge.
Ошибка в измерении вертикальных углов:
Deb = b 2 Ч tge/2.
в) При наклоне визирной оси относительно перпендикуляра к горизонтальной оси /коллимационная ошибка/ на угол К:
Ошибка в измерении горизонтальных углов:
D jk = k(1-sece) = kЧe2/2.
Ошибка в измерении вертикальных углов:
Dek = k2Ч tge/2.
г) При наличии эксцентриситета лимба:
D jэ = lЧ sinj/r ,
где l - линейный эксцентриситет.
Все указанные ошибки являются систематическими, но изменяющиеся от ряда факторов. Имеется два способа уменьшения влияния этих факторов на измерения:
а) ужесточение допусков на изготовление деталей и на прибор в целом;
б) применение методики измерений, исключающей влияния указанных факторов на точность измерения ;
Так при измерении теодолитом горизонтальных и вертикальных углов применяют методику измерений при положении ?круг право? (КП) и ?круг лево? (КЛ), что полностью исключает влияние неперпендикулярности осей теодолита между собой.
Снятие отсчета по лимбу с двух диаметрально противоположных сторон дает возможность определить ошибку от эксцентриситета и исключить влияние эксцентриситета на точность измерений.
Угломерные приборы
Угломерные приборы дальнего действия можно разделить на две группы:
К ним относятся секстанты, наклономеры и другие.