Светодальномер. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Светодальномер - прибор для измерения расстояний по времени прохождения его оптич. излучением (светом). С. содержит источник оптич. излучения, устройство управления его параметрами, передающую и приёмную системы, фотоприёмное устройство и устройство измерения временных интервалов.

С. разделяются на импульсные и фазовые в зависимости от методов определения времени прохождения оптич. излучением расстояния до объекта и обратно (см. Светодальнометрия ).Импульсные методы (методы с непосредств. измерением времени распространения) позволяют получать достаточно высокую точность (единицы и десятки см) только в случае усреднения большого числа измерений.

В импульсных С. источником излучения обычно являются твердотельные и полупроводниковые лазеры, работающие в ближнем ИК-диапазоне (0,8

1,06 мкм), излучение к-рых формируется в виде коротких импульсов. Медленно меняющиеся расстояния измеряются с помощью одиночных импульсов; при быстро меняющихся расстояниях применяется непрерывно-импульсный режим излучения. Твердотельные лазеры допускают частоту следования импульсов излучения до 50-100 Гц, полупроводниковые - до 10⁴-10⁵ Гц. Короткие импульсы (20-40 нс) твердотельных лазеров формируют в режиме модуляции добротности с помощью различного рода оптических затворов. В полупроводниковых лазерах генерация коротких импульсов мощностью до сотен Вт осуществляется путём формирования коротких импульсов тока накачки.

Импульсные С. используются в основном для измерения расстояний (сотни м - десятки км) до диффузно-рассеивающих объектов с точностью до единиц м.

В фазовых С. в качестве источников излучения применяются, как правило, светодиоды, непрерывные газовые лазеры (Не - Ne, He - Cd, CО₂) либо полупроводниковые лазеры с мощностью излучения в единицы мВт.

Обычно модуляция гармонич. сигналом оптич. излучения газовых лазеров осуществляется внеш. электрооптич. или акустооптич. модуляторами на частотах до десятков и сотен МГц, а модуляция полупроводниковых излучателей - током накачки. Фазовые С. обеспечивают дальность действия при работе с оптич. отражателями на объекте от единиц до десятков км, а при диффузном отражении от объектов - до сотен м.

В качестве фотоприёмников чаще всего применяются фотодиоды или фотоумножители. Из-за нестабильности электронных элементов фазовый сдвиг сигналов за время измерений подвергается дрейфу. Для его учёта в С. включается линия оптич. короткого замыкания - система зеркал и призм или световодов, по к-рой модулиров. свет направляется из передатчика в приёмник, минуя измеряемую дистанцию. Измерение разности длин внеш. и внутр. дистанции позволяет учитывать и компенсировать ошибку за счёт дрейфа масштабной частоты. Большинство совр. С. построено по гетеродинной схеме с измерением разности фаз на низкой промежуточной, частоте, что позволяет автоматизировать процесс измерений с использованием цифровых методов. При этом разность фаз между опорным и измерит. сигналами представляется в виде последовательности импульсов, число к-рых подсчитывается.

Совр. С. по назначению и техн. параметрам условно можно разделить на три группы: для измерения больших расстояний (до 50 км) с ошибкой измерения 5-20 мм; для измерения малых расстояний (до 10

15 км) с ошибкой измерения 5

10 мм; прецизионные С. с ошибкой измерения 0,3-0,5 мм и дальностью до 0,1-1 км. Нек-рые совр. С. представляют собой светодальномерные насадки на теодолит, что расширяет круг решаемых прибором задач.

Объединение дальномерной и угломерной частот в единую конструкцию выделило отд. группу приборов - электронные тахеометры, представляющие собой комбинации электронного теодолита, свето дальномера и микропроцессора. В отд. класс выделяются двухволновые С., позволяющие измерять расстояния (с коррекцией влияния атмосферы) дисперсионным методом определения среднего вдоль трассы показателя преломления воздуха.

Литература по светодальномерам

Знаете ли Вы, что такое "усталость света"?
Усталость света, анг. tired light - это явление потери энергии квантом электромагнитного излучения при прохождении космических расстояний, то же самое, что эффект красного смещения спектра далеких галактик, обнаруженный Эдвином Хабблом в 1926 г.
На самом деле кванты света, проходя миллиарды световых лет, отдают свою энергию эфиру, "пустому пространству", так как он является реальной физической средой - носителем электромагнитных колебаний с ненулевой вязкостью или трением, и, следовательно, колебания в этой среде должны затухать с расходом энергии на трение. Трение это чрезвычайно мало, а потому эффект "старения света" или "красное смещение Хаббла" обнаруживается лишь на межгалактических расстояниях.
Таким образом, свет далеких звезд не суммируется со светом ближних. Далекие звезды становятся красными, а совсем далекие уходят в радиодиапазон и перестают быть видимыми вообще. Это реально наблюдаемое явление астрономии глубокого космоса. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.