Zasada elek pom odległ Pomiar odległo D miedzy pkt A i B, dalmierzem elektro sprowadza się w zasadzie do pomierzenia czasu t, w ciągu którego sygnał pomiarowy emitowany z punktu A(aparatura pomiarowa) przebywa drogę 2D po torze: ABA (w B jest retransmisja sygn w kier nadajnika) mierzonego odcinka. Zakładamy, że sygn ten rozchodzi się prostoliniowo i ze śr.pręd v, dany jest wzór: D=1/2tv. Pomiar t polega na zarejestro na mierniku elektro chwili wyjscia i powrotu tego sygn to retransmisji (t=tp-tw)
Wartość v zależy od rodzaju energii przenoszącej sygnał i od wł. fiz samego ośrodka znajdującego się na trasie przelotu tegoż sygnału np. w powiet v=c/n gdzie n=f(e,t,p,λ)
Współ.załamania jest wielkościa wyraż wpływ warunk fiz powietrz na pr. sygnału elektr
Dokładno pomiar D zależy od ukł.eletro dalmierza(pomiar t) oraz od precyzji określ waru atmosf.
Podział dalmierzy: 1)ze wzgl na rodzaj energii tworzącej i przenoszącej sygnał pomiar: a)d.elektroma(sygn. przenoszony na f.elekroma): radiowe(pracujące na f radiowych) elektrooptyczne(wykorzystuje się f.elektro z obszaru św.widzialnego jako sygnałów) interferencyjne(pomiar realizuje się bezposr na f.optyczej bez modulacji) b)d.ultradźwięk (nośnik sygn to ultradźw) 2)ze wzgl na formę sygn pomiar:a)impulsowe-sygn w formie krótkich odcink fali harmo zwane impulsami(nadawane przed nadajnik w określ odstęp czasu) b)fazowe- sygn pomia przesyłany jest w postaci ciągłej f.harmon; pomiar czasu odbywa się tu bezpośredni przez pomiar różnicy fazy fali opuszczają nadajnik i powrac. Istnieją też dalmierz elektromagn impulsowe, elektromagn fazowe. 3)ze wzgl na cel przeznaczenia:m.in. d.geodezyjny(wysoka dokł,mały zasieg,przystosowanie do pracy w teren) systemy radiogeodezyjne.
Metody pomiaru odległ:1)impulsowa:impuls to krótkotrwały przebieg pewnej wielk fiz np.napięcia elektry, natężenia światła i dźwięku. Stosowane w elektro pomiar odległ impulsy radiowe,świetl, ultradźw są więc krótkimi porcjami energii fali pełniącymi funkcj sygnałów pomiarowych (0,1-2μs) Impulsy świetlne wytwarzane są za pomocą laserów ciał stałych i diod laserowych.W dalmierzach impulsowych kolejne impulsy wysyłane są przez nadajnik dalmierza w ustalonych i równych odstępach czasu Timp(okres powtarza impulsów) Częstotliwość fimp=1/Timp Długość: Limp=vTimp=v/fimp Wielkość t jest tu przedstawiona jako odstęp czasu miedzy chwilami tw i tp, w których impuls nadawany przekracza próg Upn impuls zaś odbierany - próg Upo 2)fazowa:W dalmierzach fazow stosowany jest ciągły sygnał pomiar w formie fali sinusoid, którą można opisać równaniem y=asin(ωt+φ). Sygnał emitowany jest przez nadajnik N dalmierza i kierowany w stronę reflektora R, skąd jest on odbijany w kierunku odbiornika O dalmierza. Różnica fazy sygnału na wyjściu z N i fazy na wejściu do O mierzona jest w układzie F zwanym fazomierzem. D=λ/2(N+R), gdzie R=∆φ/2π
Elektro metody pomiaru czasu t Zasada ta polega na zliczaniu w czasie biegu impulsu sondującego wzorcowych impulsów zegarowych o dokładnie „odmierzonym" okresie powtarzania Tz. Impulsy wzorcowe wytwarzane są przez generator kwarcowy wielkiej częstotliwości. Początek zliczania, czyli „start", określa chwilę tw wyjścia impulsu sondującego, koniec zaś zliczania, czyli „stop" - chwilę tp powrotu tegoż impulsu po jego retransmisji (odbiciu od R). Położenie obydwóch tych impulsów względem ciągu impulsów zegarowych z reguły nie jest skorelowane. t=T1+NTz+T2 Z reguł pomia czasu t realizuje się przy zasto całego ciągu sygnał pomiar, złożo z n impulsów sondujących generowanych z pewną stałą częst fimp Wartość pomierzona czasu jest wtedy podawana na liczniku jako średnia arytmetyczna z n pojedynczych pomiarów
Rozw wieloznaczności wynik pomiaru odległ D dalmierzem fazowym, odbywa się na podstawie dodatko pomiarów tejże odległości wykonywa z użyciem kilku odpowiednio dobranych częstot wzorcowych, a więc z zastosowaniem kilku „przymiarów elektronic" o różnych długościach l. Metoda skokowych zmian częstotliwości :stosuje się szereg stałych częst wzorc znacznie różniących się między sobą. Najczęściej stosowany system częstotliwości stanowi malejący postęp geometryczny o ilorazie 10-1 f1, 0.1 f1, 0.01f1, 0.001f1 któremu odpowiada rosnący postęp geometryczny fal wzorcowych o ilorazie 10:
li, 10li, 100 li, 1000 li,..Częst fi nazywamy podst częst wzorc, a następne wyrazy ciągu które tu oznaczymy przez f2,f3,f4,... — częstot pomoc Metoda skokowych zmian częstotliwości w wąskich granicach (metoda różnicowa) Użycie częstotliwości wzorcowych różniących się znacznie między sobą (np. fi =10 MHz, f4=10 kHz) jest w wielu przypadkach niekorzystne ze względów konstrukcyjnych, a w niektórych systemach niemożliwe. Bardziej dogodna jest wtedy metoda różnicowa, w której zmiany częstotli nie przekraczają 10% częstotliwości podstawowej.
Komparacja dalmierzy.elektromagnetycznych-postępowanie, w którym wyznaczymy odpowiednie poprawki kompensacyjne dla bł.system instrumentu. Drogą komparacji wyznacza się dla dalemierza 3 wielkośći: 1)Często wzorcową lub związany z nia współczynnik skali długości 2)popra k („stała”) dodawania 3)bł.cykliczny fazomierza Większość badań prowadzi się na specjalnych bazach komparacyjnych (b. test) Najlepiej gdy badania wymienionych wyżej wielkości były przeprowadzane oddzielnie. Jednakże w przypadku korzystania z terenow baz komparycyjnych stosowane są często metody równoczesnego wyznaczania dwóch lub nawet wszystkich trzech poprawek. Teren b.komparacyjne mają dł. ok. l km,powinny być zakładane w terenie suchym i przewiewnym. Linia bazy powin być zoriento równolegle do kierunku panujących wiatrów;powierzchnia terenu w strefie samej bazy płaska i porośnięta trawą
Komparacja często wzorcowej: Częst ta wytwarzana jest z reguły przez generator kwarcowy, który zapewnia wysoki stopień jej stabilności. Ponadto, w celu uniezależnienia tej częstotliwości od temperatury otoczenia, w wielu dalmierzach umieszcza się oscylator kwarcowy generatora w termostacie. Na skutek starzenia się kwarcu, częstotliwość ta może się jednak zmieniać w stopniu znaczącym, co powoduje zmianę skali mierzonych odległości. Z tego powodu przynajmniej podstawowa częstotliwość wzorcowa fw, musi być okresowo kontrolowana, a stwierdzone jej odchylenie od wartości nominalnej fwn
musi być odpowiednio uwzględniona w wynikach pomiarów odległości. W zasadzie komparację cz.wzorcowych powinno się przeprowadzać w sposób bezpośredni przez porównanie jej aktualnej wartości fw z częstotliwością wytwarzaną przez specjalne generatory. Komparację częstotliwości fw można realizować także w warunkach polowych przez porównanie aktualnej jej wartości z tzw. krajowym wzorcem częstotliwości fe fal radiowych emitowanych regularnie przez niektóre radiostacje
Stała dodawania k . Punkty przecięcia się geometrycznych osi pionowych dalmierza i reflektora z linią mierzonego odcinka zwane są centrami geometrycznymi, gdzie punkt Ag jest centrem geometrycznym dalmierza, a punkt Bg centrem geometrycznym reflektora pryzmatycznego. W czasie pomiaru odległości dalmierzem elektrooptycznym porównanie faz: sygnału powracającego do dalmierza po retransmisji od reflektora pryzmatycznego i sygnału odniesienia odbywa się w punkcie Ae zwanym centrem elektrycznym dalmierza. Tak samo nazywany jest punkt Be, w którym następuje retransmisja (odbicie sygnału pomiarowego). Bezpośrednio mierzona jest więc odległość D = Ae Be. punkty A i B nie leżą dokładnie na osiach geometrycznych dalmierza i reflektora pryzmatycznego, lecz są względem nich przesunięte. W konsekwencji centra elektryczne są w chwili pomiaru położone mimośrodowo względem znaków pomiarowych utrwalających w terenie końce mierzonego odcinka D. K=Dg-De=AeAg+BeBg 2 metody wyznaczenia stałej dodawania: na podsta porównania wyników z dł wzorc; metodą różnicową. Metoda różnicowa wyznaczania stałej dodawania polega na pomiarze danym dalmierzem nieznanej długości D3 całej bazy oraz dwóch jej części D1 i D2 D1+K+D2+K=D3+K
Błąd cykliczny ma swoje źródło w sprzężeniach pasożytniczych pojawiających się między częścią nadawczą a częścią odbiorczą dalmierza. Błąd ten można interpretować jako wynik nakładania się na użyteczny sygnał powracający — sumarycznego sygnału zakłócającego o tej samej częstotliwości. Ponadto błąd cykliczny pojawia się w elektrycznym przesuwniku fazy Doświadczalny sposób badania wielkości dp polega na pomiarze danym dalmierzem szeregu dokładnie znanych odległości D„ których „końcówki" li rozmieszczone są równomiernie w przedziale [O, l/2]. Pomiary takie wykonuje się na bazie komparacyjnej, przy czym stosowane są dwa zasadnicze sposoby:
1) niezależne określenie przebiegu krzywej błędu dp, 2) równoczesne wyznaczenie poprawki dodawania k i parametrów opisujących krzywą błędu dp.
Równoczesne wyznaczanie poprawki dodawania i przebiegu błędu cyklicznego
Przyjmijmy, że baza komparacyjna o całkowitej długości D została podzielona na n odcinków Di w ten sposób, że „reszty" li, rozmieszczone są równomiernie na całej skali_odczytowej badanego dalmierza. Załóżmy także, iż znane są dokładne długości Di. Mając wyniki pomiarów długości odcinków Di badanym dalmierzem, można utworzyć różnice di = D -Di, które zawierają poszukiwane wielkości: k i dpi. W najprostszym przypadku wartość poprawki k oblicza się jako średnią arytmetyczną z różnic di ;wartości zaś poprawek dpi jako odchylenia poszczególnych różnic od średniej k: dpi=di-k
Równoczesne wyznaczanie poprawki dodawania, współczynnika zmiany skalii błędu cyklicznego Gdy poprawki z tytułu zmian częstotliwości wzorcowej nie mogą być wyznaczone niezależnie lub gdy zachodzi potrzeba skontrolowania tejże częstotliwości na bazie komparacyjnej, pomiary odcinków Di bazy, badanym dalmierzem mogą dostarczyć także wartości aktualnego współczynnika ks zmiany skali. Wartość ks można wyznaczyć z różnic d, równocześnie z poprawką k i dp pod warunkiem jednak, że baza zawiera odcinki Di znacznie różniące się długością.
Terenowe procedury oceny dokładności instrumentów geodezyjnych według standardu ISO 17123 Postanowienia ogólne: Norma formułuje warunki wstępne zgodnie z którymi: dokładność użytkowa badanego instrumentu geodezyjnego z jego wyposażeniem pomocniczym powinna być odpowiednia do zamierzonego zadania pomiarowego; badany instrument geodezyjny i jego wyposażenie pomocnicze powinny być zrektyfikowane zgodnie z zaleceniami podanymi w instrukcji obsługi; warunki meteorologiczne w czasie wykonywania pomiarów testowych powinny odpowiadać tym jakich oczekuje się podczas realizacji zadania pomiarowego Dla każdego instrumentu geodezyjnego opracowano dwie
niezależne procedury: uproszczoną i pełną. Zadaniem procedury uproszczonej jest pozyskanie danych umożliwiających odpowiedź na pytanie, czy dokładność danego instrumentu geodezyjnego zawiera się w granicach określonych przez odchyłkę dopuszczalną wyszczególnioną dla typowych zadań pomiarowych przez odpowiednie normy. Cechą charakterystyczną uproszczonej procedury testowej jest to, że bazuje ona na ograniczonej liczbie pomiarów, przez co uzyskany parametr dokładności nie jest w pełni reprezentatywny.Powyższe ograniczenia nie występują w przypadku pełnej procedury testowej, gdzie interpretację wyników pomiaru testowego przeprowadza się za pomocą testów statystycznych
Dokładność instrumentów geodezyjnych i pomiarowych jest wyrażana: estymatorem odchylenia standardowego s (błąd średni kwadratowy) lub wariancją s2; wariancja s2 z próbki jest przybliżeniem teoretycznej wariancji s2 z populacji Podstawą oszacowania s2 są: odchylenie e wartości uzyskanych z pomiarów od odpowi wartości prawdziwych lub przyjętych za prawdziwe; poprawki r ( błędy pozorne) wartości uzyskanych z pomiarów względem odpowiednich parametrów oszacowania; różnice d wyników podwójnych pomiarów (dwa pomiary tej samej wielkości mierzonej
Testy statystyczne Testy statystyczne są zalecane dla pełnych procedur testowania.
Dla interpretacji wyników pomiarów powinny być wykonywane testy statystyczne z użyciem ogólnego estymatora odchylenia standardowego s, aby uzyskać odpowiedź na następujące pytania: a)czy obliczony estymator odchylenia standardowego s jest mniejszy lub równy wartości ustalonej przez producenta lub innej z góry zadanej wartości s ?
b) czy dwa estymatory odchylenia standardowego s i określone z dwóch różnych próbek pomiarów należą do tej samej populacji, przy założeniu że obie próbki mają tą samą liczbę stopni swobody v (v jest w istocie liczbą stopni swobody wszystkich serii pomiarów) ? Estymatory odchyleń standardowych s i mogą być uzyskane z :
a)dwóch próbek pomiarów wykonanych tym samym instrumentem, ale przez przez różnych obserwatorów;b)dwóch próbek pomiarów wykonanych tym samym instrume w różnym czasie;c)dwóch próbek pomiarów wykonanych różnymi instrumentami.
Niwelator Na wyniku testu mają wpływ warunki meteorologiczne, zwłaszcza zmiana temperatury powietrza. Najkorzystniejsze warunki pomiaru gwarantują zachmurzone niebo i słaby wiatr. Należy także zanotować rodzaj pokrycia terenu w którym wykonuje się pomiar. Procedura testowa uproszczona jest zwykle przeznaczona do sprawdzenia dokładności niwelatora optycznego używanego w tych pomiarach gdzie często występuje konieczność stosowan...
hezbollach1