Измерение линий светодальномерами основано на определении времени распространения электромагнитных волн видимого или инфракрасного участков спектра источника излучения.
Светодальномером измеряют расстояние D от приемопередатчика до отражателя (пассивного или активного). Тогда расстояние (D) между точками А и В, над которыми соответственно центрируют приемопередатчик и отражатель, можно определить по формуле
где
—постоянная светодальномера.
Определение времени прохождения электромагнитными волнами измеряемого расстояния производится импульсным и фазовым методами (или их комбинацией). Исходя из этого светодальномеры подразделяют на импульсные и фазовые.
В импульсных светодальномерах измеряется время
прохождения светового сигнала от приемопередатчика до отражателя и обратно
где с — скорость распространения света в вакууме; п — показатель преломления реальной среды, являющийся функцией ее магнитной проницаемости
и диэлектрической постоянной
причем величины зависят от влажности и температуры.
Счет времени
ведется посредством счета импульсов генератора с момента запуска сигнала на дистанцию до момента приема отраженного сигнала. В импульсных светодальномерах большая ошибка возникает за крутизну (длительность) переднего фронта сигнала. Точность измерения времени составляет Обычно 1—10 нс
Ошибка измерения расстояний импульсными светодальномерами от 1 до 10 м. Светодальномер фирмы «Женераль Электрик» (США) дает ошибку 0,3 м на 15 км расстояния. Повысить точность измерения можно путем замены применяемых генераторов с наносекундными импульсами генераторами с пико-секундными импульсами
В фазовых светодальномерах вместо индикатора времени применен индикатор разности фаз. Существуют два типа фазовых снетодальномеров: с плавно изменяющейся и с фиксированной частотой.
В фазовых светодальномерах первого типа частоту модуля
ции света f изменяют до тех пор, пока в двойном расстоянии от
приемопередатчика до отражателя не уложится целое число
волн и полуволн: где N — число волн, уложившихся в двойном расстоянии;
длина волны,
где
— скорость распространения света в среде измерения.
Однако в этом случае неизвестно число волн N. Для разрешения неоднозначности частоту изменяют так, чтобы число уложившихся волн изменилось точно на п, например, на 1. Тогда
(11.1) (11.2)
(11.3)
Но на основании (11.1) и (11.2)
Учитывая (11.3), получим
и
По описанному принципу работают светодальномеры серии СТ, разработанные В. Д. Большаковым и А. И. Демушкиным. В них факт уложения целого числа волн на трассе фиксируется визуально по методу светового минимума, когда наблюдатель, плавно изменяя частоту модуляции света, визуально фиксирует момент уменьшения до минимума светового потока, идущего от отражателя в визирную трубу.
Как читать Элекрические схемы
