Лекция Поправка за атмосферные условия. Поправка за уход частоты кварцевого генератора. Циклическая поправка.Приборная поправка.Поправка за наклон

    Скачать с Depositfiles 

    5 Поправки, вносимые в результаты измерений длин линий

 

В непосредственно измеренную светодальномером длину линии должны быть введены следующие поправки:

1 – поправка за атмосферные условия ;

2 – поправка за уход частоты кварцевого генератора ;

3 – циклическая поправка ;

4 – приборная поправка ;

5 – поправка за наклон линии .

Если измеренные длины используются затем в вычислениях плоских прямоугольных координат в 6º-градусной зональной плоской прямоугольной системе координат Гаусса-Крюгера (либо системе координат UTM, принятой в качестве основной в ряде других западных стран), то должны быть введены еще две поправки:

5 – поправка за приведение к поверхности рефернц-эллипсоида ;

6 – поправка за приведение к плоскости проекции Гаусса-Крюгера .

Таким образом, для обработанного значения длины линии в общем случае можно записать следующую формулу:

(5.1)

5.1 Поправка за атмосферные условия

Измерения светодальномером выполняются с помощью электромагнитных волн оптического диапазона, которые распространяются в атмосфере с определенной скоростью, зависящей от температуры, давления, влажности, состава атмосферы, а также от длины самой волны. В программное обеспечение светодальномера обычно закладывается определенное значение скорости распространения электромагнитного сигнала, соответствующего несущей волне. Эта скорость соответствует определенным значениям вышеперечисленных параметров атмосферы, а сама атмосфера с такими параметрами называется стандартной атмосферой. К сожалению, у разных производителей параметры стандартной атмосферы разные, и поэтому нельзя указать какие-то действительные стандарты.

Реальные измерения выполняются в атмосферных условиях, отличающихся от стандартных. Следствием этого является изменение скорости распространения электромагнитного сигнала по сравнению с расчетной, а, следовательно, измеренное расстояние будет содержать ошибку, вызванную использованием неправильной скорости несущего сигнала. Отсюда возникает необходимость ввода поправки  за отклонение атмосферных параметров от стандартных значений.

В технической документации приборов обычно указываются принятые для конкретного прибора стандартные значения метеорологических величин и описывается методика определения поправок с помощью таблиц, номограмм или формул. Поэтому по этому вопросу в первую очередь необходимо просмотреть техническую документацию, прилагаемую к измерительному прибору.

В современных электронных тахеометрах, в конструкцию которых входит и светодальномер, поправка за атмосферные условия вводится автоматически. По этой причине она еще называется первичной поправкой. Однако для вычисления ее значения необходимо ввести в прибор значения атмосферных параметров: температуры и давления воздуха. Относительная влажность воздуха обычно принимается стандартному значению, равному 60%.

Определение значений метеорологических параметров производится метеорологическими приборами, которые признаны средствами измерения, т.е. указаны в стандартах, как разрешенные к применению. Такими метеорологическими приборами являются термометр-пращ ТМ-8, барометр-анероид М-67, аспирационный психрометр Ассмана. Измерения по этим приборам производятся по определенной методике, а в измеренные значения вводятся поправки, предусмотренные паспортом прибора. Следует помнить, что для вычисления поправки в линию длиной 1000 м с точностью до 1 мм, температуру воздуха необходимо измерять с точностью до 1ºC, давление с точностью 3 мбар или 2 мм рт. ст., а влажность воздуха с точность 20%.

Следует также уметь решать вопрос, при выполнении каких работ поправку за атмосферные условия необходимо вводить, а при каких не надо.

При выполнении высокоточных работ ввод поправки за атмосферные условия обязателен. Более того, в этом случае, возможно, потребуется рассчитывать данную поправку аналитически по формулам, которые обычно приводят производители в технической документации на прибор, и вводить вычисленное значение непосредственно в прибор. Данная возможность предусмотрена всеми современными тахеометрами, также как и обнуление атмосферной поправки в том случае, когда ее не надо вводить.

 

5.2 Поправка за уход частоты кварцевого генератора

Кварцевый генератор задает в светодальномере частоту модулирующих колебаний, длина волны которых выполняет в данном случае роль единицы длины, т.е. длина волны модулирующих колебаний выполняет роль масштаба. Если единица длина отклоняется от своего номинального значения, то результатом такого отклонения будет отклонение длины всей измеряемой линии.

Например, если один миллиметр отклонится от своего эталонного значения на 0.01 мм, то при измерении длины линии в 500 метров такое отклонение приведет к ошибке в 5 метров.

Поэтому к стабильности частоты кварцевого генератора предъявляются высокие требования. Так, чтобы ошибка длины линии в 10 км не превышала 1 мм, относительная погрешность частоты кварцевого генератора не должна превышать величины 10-7, т.е. 1/10000000.

Частота кварцевого генератора зависит от окружающей температуры. При нагревании генератора частота меняется. Для обеспечения стабильности частоты используют термостабилизацию кварцевого генератора. Все современные электронные тахеометры имеют хорошо термостабилизированные кварцевые генераторы, обеспечивающие высокую стабильность выдаваемой ими частоты.

Однако в светодальномерах, выпускавшихся ранее и которые продолжают работать и в настоящее время, например, СТ5 «Блеск», кварцевый генератора не термостабилизирован. По этой причине возникает необходимость отслеживать его температуру и затем вычислять поправку  за уход частоты кварцевого генератора. Для вычисления поправки за уход частоты генератора используются специальные графики, как например, в светодальномере СТ5 «Блеск».

При метрологических исследованиях и испытаниях поверка частоты кварцевого генератора является обязательной.

5.3 Циклическая поправка

Аналоговым и дискретным фазометрическим устройствам фазовых светодальномеров свойственны так называемые циклические погрешности, действующие по периодическому закону. Источников появления циклической ошибки существует несколько, в основном они могут быть исключены или ослаблены. Однако надобность в эталонировании фазометров все же остается.

Циклическая погрешность в светодальномерах проявляется на основной частоте при старении элементов электроники, проникновении электромагнитных или оптических помех в приемный канал, снижающих коэффициент сигнал/шум, и, как следствие, взаимном влиянии масштабируемых частот друг на друга. При соотношении сигнал/шум равном 100 циклическая погрешность может достигать 16 мм, при уменьшении соотношения сигнал/шум циклическая погрешность прямо пропорционально увеличивается, т.е. еще больше возрастает.

По этой причине циклическая погрешность подлежит определению и учету.

Процесс исследования циклической ошибки сводится к частому и равномерному по всей шкале фазовращателя измерению разности фаз. Для этого необходимо иметь эталонный отрезок, равный половине длины волны (фазовый цикл) основной модулирующей частоты, разделенный на п равных интервалов.

Светодальномер целесообразно устанавливать на расстоянии кратном  в створе, а отражатель — последовательно в  точках отрезка. Длины интервалов для исследования топографических светодальномеров надо знать с точностью 1—2 мм.

Результаты измерений сравнивают с эталонными отрезками. По их разностям строят график циклических поправок. Обычно для аналоговых фазометров форма графика приближается к синусоиде. Число интервалов эталонного отрезка зависит от требуемой точности определения циклической ошибки. Для топографических светодальномеров его достаточно разделить на 10 или 20 частей, что соответствует 36 и 18° фазового цикла.

По графику циклических поправок определяется циклическая поправка  в измеренную длину. График циклических поправок обычно приводится заводом производителем в паспорте прибора. Пользователь прибора обязан периодически выполнять метрологические исследования прибора, в том числе и циклической погрешности, и по результатам исследований строить новый график циклических погрешностей, который также заносится в паспорт прибора и поправки во все дальнейшие измерения вводятся по новому графику.

5.4 Приборная поправка

Необходимость ввода приборной поправки объясняется тремя причинами: геометрической, электрической и оптической.

Геометрическая. Точка излучения сигнала, как и точка его приема, не совпадают с геометрическим центром прибора, который лежит на отвесной линии, проходящей через центр пункта, над которым установлен измерительный прибора. Точка отражения сигнала не лежит на отвесной линии, проходящей через центр пункта, над которым установлен отражатель. Вследствие этого возникает геометрическое смещение.

Электрическая. Некоторую часть пути измерительный и опорный сигналы проходят в электронных компонентах прибора, причем скорость прохождения сигнала в них отличается от скорости распространения сигнала в атмосфере. Вследствие этого возникает некоторая погрешность, которая в результате приводит к погрешности измеренного значения длины линии.

Оптическая. Часть пути измерительный сигнал проходит в среде отражателя, показатель преломления которой сильно отличается от показателя преломления атмосферы, а, следовательно, сильно отличаются между собой и скорости распространения сигнала в стекле и атмосфере. Это также сказывается на конечном результате – длине измеряемой линии.

Геометрически предвычислить эти погрешности в большинстве случаев не представляется возможным. Во многих реальных схемах как опорный, так и информационный сигналы от точки их разветвления до той точки, где происходит их фазовое сравнение, проходят в виде электрических сигналов, по сложным электрическим цепям, для которых невозможно с необходимой точностью рассчитать время прохождения интересующих нас сигналов. Кроме того, возникающие при этом задержки во многих случаях недостаточно стабильны во времени, в результате чего приходится не только отказываться от метода предрасчета погрешности, но и разрабатывать специальные методы ее определения, позволяющие ослабить влияние отмеченных факторов на результаты дальномерных измерений. [стр. 60 — Генике А.А., Геодезические свето- и радиодальномеры. 1988. – 302 с.].

По этой причине производители определяют постоянную поправку (константу) светодальномеров самостоятельно и указывают ее в паспорте прибора. Кроме того, светодальномер работает в паре с отражателем. Поэтому константа прибора определяется совместно с отражателем. По этой же причине для одного и того же прибора может существовать несколько констант в зависимости от используемого отражателя.

Приборная поправка может вводиться в прибор как некоторая постоянная величина. Например, в светодальномере СТ5 «Блеск» перед началом измерений устанавливается контрольный отсчет. Значение контрольного отсчета, указанное производителем прибора в его паспорте, соответствует нулевому значению постоянной поправки светодальномера.

В современных электронных тахеометрах константа прибора указывается для каждого отражателя в отдельности. Более того, эти значения вписаны в память тахеометра. Поэтому при выборе отражателя сразу же устанавливается необходимое значение константы.

По этой причине в большинстве случаев константа , указанная в формуле (7.1), учитывается автоматически прибором. Но знать о ее существовании надо обязательно.

5.5 Поправка за наклон или поправка за превышение

Поправка за наклон или поправка за превышение вводится с целью получения горизонтального проложения длины измеряемой линии.

Возможны следующие случаи.

1. Измерен угол наклона  измеряемой линии.

2. Измерено зенитное расстояние  измеряемой линии.

3. Измерена разность превышений между точкой стояния прибора и точкой стояния отражателя.

В зависимости от этого используются разные формулы вычисления поправки за приведение к горизонту.

 

 

    Скачать с Depositfiles