Справочник
Справочник оптических терминов 
Для Вас
  Главная
  Карта сайта
  Справочник
  Изготовители
  Написать письмо
Термины


Бинокли
Монокуляры
Зрительные трубы
Оптические прицелы
Ночные приборы
Ночные прицелы
Фотоаппараты
Объективы
Телескопы



Дальномер

Дальномер, прибор для измерения расстояний. Широко применяется в инженерной геодезии (при строительстве путей сообщения, гидротехнических сооружений, линий электропередач и т. д.), при топографической съемке, в военном деле (главным образом для определения расстояний до целей), в навигации, в астрономических исследованиях, в фотографии.

По принципу действия различают дальномеры геометрических и физических типов. Измерение расстояний дальномером первого типа основано на определении высоты h равнобедренного треугольника ABC (рис. 1),


Рис. 1. Схема, поясняющая принцип действия дальномера геометрического типа: АВ - база, β - параллактический угол, h - измеряемое расстояние.

например по известной стороне АВ = l (базе) и противолежащему острому углу β (т. н. параллактическому углу). При малых углах β (выраженных в радианах) h = l/β. Одна из величин, l или β, обычно является постоянной, а другая - переменной (измеряемой). По этому признаку различают дальномеры с постоянным углом и дальномеры с постоянной базой.

Нитяной дальномер с постоянным углом представляет собой зрительную трубу с двумя параллельными нитями в поле зрения. Базой дальномера служит переносная рейка с равноотстоящими делениями. Измеряемое дальномером расстояние до базы пропорционально числу делений рейки, видимых в зрительную трубу между нитями. Нитяным дальномером снабжены многие геодезические инструменты (теодолиты, нивелиры и др.). Относительная погрешность нитяного дальномера - 0,3-1%.

Более сложные оптические дальномеры геометрического типа имеют собственную постоянную базу. Они разделяются на две группы: монокулярные и бинокулярные (стереоскопические).


Рис. 2. Устройство монокулярного дальномера: В1 и В2 - отражатели, расположенные на концах базы; O1 и О2 - оптические системы, строящие изображения; С - специальный отражатель (призма), совмещающий оба изображения в общей фокальной плоскости F; Ок - окуляр. В кружках показано видимое в окуляр изображение до совмещения (а) и после совмещения (б).

Монокулярный дальномер (рис. 2) устроен таким образом, что изображение объекта (цели) видно в окуляре Ок составленным из двух половин, разделенных горизонтальной линией; разные половины изображения построены лучами, прошедшими различные оптич. системы дальномера (O1и О2).

В случае очень удаленного объекта, когда попадающие в дальномер лучи A1 и A2 практически параллельны, обе половины изображения находятся в одном месте на горизонтальной линии раздела и образуют цельное изображение. С приближением объекта к дальномеру параллельность лучей A1 и A2 нарушается и половинки изображения расходятся вдоль линии раздела. Для измерения расстояния до объекта требуется свести смещенные половинки изображения с помощью оптического компенсатора, расположенного в одной из оптических систем. Результат измерения прочитывается на спец. шкале. Погрешность монокулярных дальномеров двойного изображения ~0,1% при длинах до 1 км.

Монокулярные дальномеры с базой 3-10 см широко применяют в качестве фотографических дальномеров. Обычно фотографические дальномеры объединяют в одну оптическую систему с видоискателем фото- или киноаппарата. Лучи света от объекта съемки проходят в фотографический дальномер (рис. 3) через две различные оптической системы (основной и дополнительной). Построенные этими системами изображения видны в окуляре дальномера несовмещенными. Для наведения объектива на резкость и получения четкого фотоснимка оба изображения совмещают в одно перемещением оптического компенсатора, связанного с механизмом фокусировки объектива фотоаппарата.


Рис. 3. Фотографический дальномер: С1 и С2 - призмы, В - объектив фотоаппарата, К - рычаг; до фокусировки глаз видит в видоискателе два изображения (а), после фокусировки - поворота объектива и смещения рычага с призмой - одно (б).

Стереоскопический дальномер с постоянной базой (рис. 4) представляет собой двойную зрительную трубу с двумя окулярами. Действие дальномера основано на стереоскопическом эффекте: рассматриваемые отдельно каждым глазом изображения сливаются в одно объемное, в котором ощущается разница в расположении предметов по глубине. Для определения расстояния до объекта (цели) изображение объекта совмещают с изображением специальные метки ("марки"), находящейся в фокальной плоскости дальномера. Объект и "марка" должны как бы находиться на одинаковом расстоянии от наблюдателя. Смещение оптического компенсатора, требуемое для совмещения "марки" и цели, пропорционально определяемому расстоянию. Точность стереоскопического дальномера, особенно с базой в несколько метров, на порядок выше точности монокулярных дальномеров.



Рис. 4. Внешний вид (а) и схема устройства (б) стереоскопического дальномера: A1 А2 - окна; В1, В2 - отражатели (призмы); О1, О2 - оптические системы, строящие изображения; K - компенсатор для совмещения "марки" с изображением; C1 и С2 - призмы; Ок - окуляр; в - поле зрения с "марками".

Принцип действия дальномера физического типа - световых, радио и акустических - состоит в измерении времени, которое затрачивает посланный дальномером сигнал для прохождения расстояния до объекта и обратно. Скорость распространения сигнала (скорость света с или звука v) считается известной.

Светодальномеры, или электрооптические дальномеры, делятся на импульсные и фазовые. дальномеры первого вида непосредственно измеряют промежуток времени τ, за который световой импульс проходит удвоенное расстояние до объекта 2L, так что L=cτ/2+k, где k - постоянная дальномера.

В фазовых дальномерах используется непрерывный световой поток с искусственно создаваемыми высокочастотными изменениями (модуляцией) его интенсивности. При плавном изменении частоты модуляции изменяется разность фаз модуляции у посылаемого и отраженного потоков света. В результате в дальномере наблюдаются максимумы и минимумы интенсивности света, по числу которых определяют время τ, а затем L (подробнее см. Электрооптический дальномер). По величине и точности светодальномеры делят на большие, средние и малые (топографические), позволяющие измерять расстояния 20- 25 км с точностью 1:400000, 5-15 км с точностью 1:300000, а 5-6 км с точностью 1:10 000-1:100 000. На "Луноходе-1" был установлен отражатель лазерного светодальномера, предназначенный для измерения расстояния до Луны (ок. 385 000 км) с точностью нескольких метров.

В радиодальномерах обычно используют электромагнитные волны сантиметрового и миллиметрового диапазонов. Различают импульсные радиодальномеры и дальномеры с непрерывным излучением (подробнее см. Радиодальномер).

В связи с сильным поглощением и рассеянием света и радиоволн конденсированными средами (жидкостями и твердыми телами) свето- и радиодальномеры применяются только в атмосферных условиях и в космическом пространстве. Для определения расстояний в толще вод океанов и морей используют акустические дальномеры, поскольку поглощение водой ультразвука незначительно (см. Эхолот, Гидролокатор).

Теоретически радиус действия дальномеров физического типа определяется мощностью посылаемых сигналов и чувствительностью приемного устройства дальномера, фиксирующего отраженный сигнал. Возможности дальномеров иллюстрирует следующий пример: во время полета межпланетной станции "Венера-7" расстояние между Землей и Венерой (свыше 60 млн. км) измерялось с точностью до 1 км.





Главная   |   Карта сайта   |   Справочник   |   Изготовители   |   Написать письмо


Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru