Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
коп_я2методМД I-IVчастин закончена.doc
Скачиваний:
24
Добавлен:
06.02.2016
Размер:
13.54 Mб
Скачать

Лабораторна робота 5

Пристрій світловіддалеміра мсд-1м.

Вимір довжин. Камеральна обробка

Результатів вимірів

Пристрій світловіддалеміра МСД – 1М

Маркшейдерський світловіддалемір МСД-1М призначений для виміру відстаней при виробництві маркшейдерських робіт у підземних гірничих виробках, у тому числі небезпечних по газі і пилу, а також при маркшейдерських і геодезичних роботах на поверхні.

Принцип виміру відстаней полягає у вимірі різниці фаз випромінюваних і прийнятих коливань.

Конструктивно світловіддалемір являє собою прилад фазового типу з напівпровідниковим джерелом випромінювання, трьома фіксованими частотами модуляції, фотоелектричною реєстрацією світлового потоку, плавно-перемінною вимірювальною оптичною лінією затримки у вибухобезпечному виконанні.

Технічна характеристика

Гранична дальність дії: з відбивачем з однієї призми, м 300;

с відбивачем із трьох призм 500

Середня квадратична похибка виміру відстаней, мм - ±2+5*10-3 S,

де вимірювана відстань, м

Граничні кути нахилу вимірюваних ліній, град. від мінус 45

до плюс 90

Тривалість вимірів, хв 8

Принцип дії світловіддалеміра

Вимір відстаней заснований на сталості швидкості поширення світла в атмосфері.

Пройдений шлях визначають як добуток швидкості і часу t поширення світла. Світло проходить вимірювана відстань S двічі: від прийомопередавача до відбивача і назад.

Тому відстань можна визначити по формулі

. (4.33)

Безпосередній вимір часу недостатньо точний для визначення відстаней у геодезії і маркшейдерській справі. Тому час визначають непрямим методом через частоту f і фазу коливань по відомій з теорії коливань залежності

. (4.34)

На підставі формул (4.33) і (4.34) одержують залежність

, (4.35)

де довжина хвилі на частоті f;

–різниця фаз у цілих фазових циклах N і частках циклу .

Величину вимірюють відомимив радіотехниці методами, а число повних фазових циклів обчислюють за результатами виміруна трьох відомих частотах.

Робота світловіддалеміра складається з двох основних операцій: фіксація фази з дистанції і вимір фази за допомогою ОЛЗ. Ці операції виконуються послідовно на трьох частотах модуляції шляхом переключення ручки перемикача частот.

При фіксації фази з дистанції ручка повороту дзеркала 24 (рис.5.2) ставиться уздовж електронно-оптичного блоку, при вимірі фази за допомогою ОЛЗ – поперек електроннооптичного блоку.

Передавальний канал, що складається з випромінювача (1) і об'єктива (2), (рис. 4.5), направляє на вимірювану дистанцію світловий пучок.

Відбивач установлюється на іншому кінці вимірюваної лінії. При правильному наведенні на відбивач центр світлового пучка падає на нижню його частину, а відбитий пучок направляється в прийомний канал з верхньої частини відбивача.

Прийомний канал складається з прийомного об'єктива (3), регульованої діафрагми (4), що служить для регулювання інтенсивності прийнятого світлового потоку, і фотоелектронного збільшувача (5), що фіксує прийнятий сигнал (рис. 4.5).

Оптична схема світловіддалеміра представлена на рисунку 5.1.

3

6 б 4 5

а

7

2

1

Рисунок4.5– Спрощена оптична схема світловіддалеміра

МСД-1М

Оптична лінія затримки (ОЛЗ) складається із системи призм і перекидного дзеркала (6). Кінець призми (7) перекриває частина передавального об'єктива так, що частина світла не йде на дистанцію, а відразу направляється в прийомний канал. У залежності від положення дзеркала (6) у прийомний канал надходить сигнал або з дистанції (положення ), або з ОЛЗ (положення).

Після установки прийомопередавача і відбивача на кінцях вимірюваної лінії (за допомогою оптичних центрирів) необхідно включити напругу прийомопередавача і по індикатору перевірити напругу шляхом установки перемикача роду роботи в положення "КОНТР". Мінімально допустиме напруження відповідає відхиленню стрілки індикатора на три розподіли. Уточніть наведення прийомопередавача на відбивач, для чого:

− перемикач роду робіт 11 (рис.4.6) поставте в положення "РІВЕНЬ";

− ручкою повороту дзеркала 24 поставте його в положення, що відповідає прийому сигналу з дистанції;

− відкрийте цілком отвір апертурної діафрагми обертанням її ручки 23 проти годинної стрілки;

− плавним обертанням ручки вертикального наведення 9 у ту чи іншу сторону знайдіть положення, при якому стрілка індикатора відхилиться уліво від нуля;

− не торкаючи ручку вертикального наведення, плавно обертайте ручку горизонтального наведення 5 так, щоб відхилення стрілки збільшувалося; якщо при цьому стрілка індикатора виходить за межі шкали, то, зменшуючи отвір апертурної діафрагми обертанням її ручки по годинній стрілці, поверніть стрілку індикатора ближче до нуля і знову наводіть в горизонтальній площині до одержання максимуму відбитого сигналу;

− не торкаючи ручку горизонтального наведення, аналогічно доможіться максимуму відбитого сигналу при обертанні ручки вертикального наведення.

5.2 Порядок вимірів

Для виміру відстані, послідовно переключаючи перемикач частот 12 на трьох частотах модуляції, виконуйте ті самі операції, зазначені в таблиці 4.1.

Рисунок 4.6 − Загальний вид прийомопередавача

Світловіддалемір складається з: 1 – блоку живлення; 2 – електронного блоку; 3 – електроннооптичного блоку; 4, 8 – зажимних ручок; 5 – ручки наведення в горизонтальній площині; 6 – втулки вертикальної вісі; 7 – стійки; 9 ручки наведення у вертикальній площині; 10 – ручки вимикання живлення; 11 – ручки перемикача роду робіт; 12 – ручки перемикача частот; 13 – індикатора; 14,15 – ручки потенціометра фазообертача; 16 – лицьової кришки електронно-оптичного блоку; 17 – обойми; 18 – передньої кришки; 19,20 – вікон; 21 – ручки ОЛЗ; 22 – візирної трубки; 23 – ручки апертурної діафрагми; 24 – ручки повороту дзеркала; 25 – рівня

5.3 Порядок обчислень

Розрахунки варто виконувати з обліком десятих часток мм, результат округляти до мм.

Обчислення виробляються в два етапи. Перший етап повинний бути виконаний безпосередньо після виміру (поки світловіддалемірне знятий ізточки) у наступному порядку (див. зразок польового журналу, табл. 4.2)

а) знайдіть середні значення відліківна кожній частоті (позиції 7, 8, 9);

б) знайдіть різницю ;якщо, то варто додати 1000 (позиція 11);

в) розділіть отриману різницю на 2 (позиція 12); отримана частка є грубим значенням вимірюваної відстані в метрах (при вимірі відстаней більш 500 м у частці виходить значення відстані понад 500 м);

Таблиця 4.1 - Операції при вимірюванні відстаней світловіддалеміром МСД-1М

ОПЕРАЦІЯ

Положенперемик. роду роб.

Положен

ня ручки

пов.

дзерк.

Показання індик дел.

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Поворот ручок фазообертача проти годинній стрілці до упору

Встановлення робочого рівня сигналу ручкою діафрагми

Фіксація різниці фаз ручками фазообертача (узгодження)

Відновлення робочого рівня сигналу ручкою діафрагми

Вимір різниці фаз по шкалі ОЛЗ (узгодження). Взяття відліку по шкалі ОЛЗ (LС і).

Контроль наведення й установ-лення робочого рівня ручкою діафрагми.

Фіксація різниці фаз ручками фазообертача (неузгодженість).

Установлення робочого рівня.

Вимір різниці фаз по шкалі ОЛЗ (неузгодженість). Взяття відліку по шкалі ОЛЗ (LН і)

Рівень

Рівень

Фаза

Рівень

Фаза

Рівень

Фаза

Рівень

Фаза

Дистанція

Дистанція

Дистанція

ОЛЗ

ОЛЗ

Дистанція

Дистанція

ОЛЗ

ОЛЗ

-

9

0С

9

0С

9

0Н

9

0H

Примітки:

1 Один розподіл шкали ОЛЗ відповідає 10 мм, відлік береться до 1 мм.

2 Різниця між відліками тане повинна перевищувати 5 мм.

3 – нуль, який збігається, тобто, коли стрілка індикатора відхиляється у тому ж напряму, що і ручка фазообертача "грубо"(по годинній стрільці, але проти)

–нуль, який не збігається, тобто коли відхилення стрілки індикатора і обертання ручки фазообертача "грубо" відбувається у різних напрямах.

г) по виправленнях на кожній частоті, приведеним у формулярі приладу (табл. 5.3), температурі повітря і грубому значенню відстані обчислітьвиправлення дообмірюваних різницям фаз за відхилення фактичних фаз модуляції від розрахункових (позиції 14, 15, 16);

д) уведіть знайдені виправлення в значення (позиції 17, 18, 19);

е) знайдіть різницю ; якщо , додайте 1000 (позиція 21);

ж) помножте отриману різницю на 2 і перенесіть кому на 2 розряди вліво (позиція 22);

з) додайте до отриманого результату одну тисячну величини (позиції 23, 24); отримана сума є наближеним значенням відстані понад відстань, кратного 20 м, у ньому міститься точне значення цілих метрів понад числа, кратного 20 м, і наближене значення часткою метра;

Таблиця 4.2 - Журнал обробки вимірів відстаней світловіддалеміром МСД-1М

Дата Прилад № 06799024 Спостерігач

Місце роботи

Точки: стояння i=

t=180

візування v=

p=790

Частота 1

Частота 2

Частота 3

Lc1

1

60

Lc2

3

771+10N

 Lc3

5

66 9-5N

Lн1

2

58

Lн2

4

769+10N

Lн3

6

665-5N

Ll1

7

59,0

Ll2

8

770,0

Ll3

9

667

Lf1

14

-0,5

Lf2

15

0,0

Lf3

16

-0,8

L1

17

58,50

L2

18

770,0

L3

19

666,2

Ll3

10

667

0,5N2

31

17,8948

L2

20

770,0

Ll1-Ll3

11

392

S2=

0,5N2+L2

32

18,6648

L3-L2

21

896,2

0,5(Ll1-Ll3)

12

196

Slll=S1+S2

33

198,6648

0,02(L3-L2)

22

17,924

S1

13

180

SСР=

(Sl+Sll+Slll)/3

34

198,6641

0,001L2

23

0,77

N1=

SlM (L1>L3)

26

199

K

35

0,6262

Sl2

24

18,694

N1=

SlM+1(L1<L3)

S t=

=10-6S(t-20)

36

-0,0004

Sl=

S1+Sl2M+L3

25

198,6662

0,51N1=

0,998004N1

27

198,6028

S p=0,4·10-6 · S(760-p)

37

-0,0024

L1

28

0,0585

SНАКЛ

38

199,288

Sll

29

198,6613

S h

39

 

N2=Sl2M (L2<L3)

30

17

SГОР

40

 

N2=Sl2M –1 (L2>L3)

Таблиця 4.3 - Значення виправлень до обмірюваних різницям фаз у міліметрах на 100 м відстані

Номінальна

частота, МГц

Температура

-10

0

+10

+20

+30

+40

F1=150.1549

-0,6

-0,5

-0,4

-0,2

0

+0,3

F2=142.3824

0

0

0

0

+0,2

+0,4

F3=149.8552

-0,5

-0,5

-0,5

-0,4

-0,1

0

і) порівняйте отримане значення із грубим значенням відстані (позиція 12) і з (позиція 19); число цілих метрів у не повинно відрізнятися від значення цілих метрів понад кратній 20 у грубому значенні відстані більш, ніж на 6 м, а дробова частина не повинна відрізнятися від більш, ніж на 0,3 м; при недотриманні зазначених допусків виміру варто повторити;

к) обчислітьповне значення відстані (позиція 25) додаванням округленого до цілих двадцяток метрів відстані (позиція 13) з цілим числом метрів зі з.

Другий етап обчислень виробляється в наступному порядку:

а) визначте число цілих циклів (позиція 26), при відстанях більш 500 м візьміть до уваги тільки число метрів понад 500;

б) обчислітьдовжину цілого числа циклів (позиція 27);

в) обчислітьповне значення відстані (позиція 29), додавши до отриманого значення у метрах (позиція 28);

г) визначте число цілих циклів (позиція 30);

д) за кількістю циклів знайдіть їхню довжину ;

е) обчислітьвідстань понад кратній двадцять метрів (позиція 32);

ж) визначте (позиція 33);

з) обчислітьсереднє значення відстані (позиція 34);

і) шляхом уведення конструктивної постійної и виправлень за температуру і тиск визначтедійсне значення вимірюваної відстані (позиції 35-38);

к) при необхідності визначте і уведіть виправлення за нахил лінії (позиції 39, 40); отриманий результат є остаточним.