Назначение и классификация дальномеров
Дальномер — это специализированный прибор для определения расстояний. Его применение чрезвычайно широко: от инженерной геодезии и строительства инфраструктуры (например, линий электропередач) до топографии, военного дела, навигации, фотографии и даже астрономических исследований. Все разнообразие дальномеров можно разделить по принципу их действия на две основные группы: геометрические и физические. Кроме того, они классифицируются на приборы с постоянным углом и с постоянной базой.
Геометрические дальномеры
Эти устройства работают на основе законов геометрии, используя известные углы или базы для вычисления расстояния.
Нитяной дальномер
Это классический пример дальномера с постоянным углом. Он представляет собой зрительную трубу (часто встроенную в нивелиры и теодолиты), в поле зрения которой нанесены две параллельные горизонтальные нити. Измерение производится с помощью специальной рейки с делениями, которая служит переносной базой. Расстояние до объекта вычисляется пропорционально количеству делений рейки, видимых между нитями в окуляре.
Монокулярный дальномер
Его окуляр разделен горизонтальной линией на две половины. При наблюдении очень удаленного объекта изображение в обеих половинках совпадает, создавая целостную картину. По мере приближения объекта половинки изображения начинают расходиться вдоль разделительной линии. Встроенный оптический компенсатор сводит эти смещенные части, а его перемещение позволяет точно определить дистанцию.
Фотографический дальномер
По сути, это усовершенствованный монокулярный дальномер, интегрированный с видоискателем фотоаппарата. В окуляре изначально видно два несовмещенных изображения объекта, полученных через разные оптические пути. Вращая кольцо фокусировки (которое связано с компенсатором), фотограф добивается их совмещения, что соответствует точной наводке на резкость и косвенно указывает на расстояние.
Стереоскопический дальномер
Это бинокулярный прибор с постоянной базой, работающий на основе стереоскопического эффекта. Каждый глаз наблюдателя видит отдельное изображение через свой окуляр, и мозг объединяет их в одно объемное. В поле зрения находится метка, которую с помощью оптического компенсатора совмещают с изображением цели. Величина смещения компенсатора прямо пропорциональна измеряемому расстоянию. Этот тип дальномера отличается более высокой точностью по сравнению с нитяным и монокулярным.
Физические дальномеры
Принцип действия этих приборов основан на измерении времени прохождения сигнала (светового, радиоволнового или звукового) от дальномера до объекта и обратно. Зная скорость распространения сигнала в среде, можно точно вычислить расстояние.
Световые дальномеры
Используют электромагнитное излучение в оптическом диапазоне и делятся на два основных типа:
Импульсные: измеряют время, за которое короткий световой импульс достигает цели и возвращается обратно.
Фазовые: излучают модулированный (изменяющийся по интенсивности) непрерывный световой поток. Расстояние определяется по разности фаз между отправленным и отраженным сигналами, подсчитывая количество минимумов и максимумов интенсивности. Светодальномеры различаются по габаритам и точности: малые применяются в топографии, а большие — в космических исследованиях, достигая точности до 1:400 000.
Радиодальномеры
Работают на принципе радиолокации, используя радиоволны. Также бывают импульсными и с непрерывным излучением (фазовыми). Различают системы с пассивным и активным отражением.
С пассивным отражением: приемник улавливает два сигнала — прямой от своего передатчика и отраженный от цели.
С активным отражением: используются две станции — ведущая и ведомая, расположенные на концах измеряемой линии. Ведомая станция принимает, преобразует и ретранслирует сигнал ведущей. Фазовые радиодальномеры, измеряющие разность фаз непрерывных колебаний, являются наиболее точными и находят применение в геодезии, навигации и военной технике.
Акустические дальномеры (Гидролокаторы)
Водная среда сильно поглощает свет и радиоволны, поэтому под водой используют звуковые сигналы. Акустический дальномер (гидролокатор, сонар) определяет расстояние до подводных объектов, посылая звуковые импульсы в диапазоне 4–40 кГц и измеряя время их возвращения. Акустическая система часто размещается в буксируемом кораблем контейнере на заданной глубине.
Ключевые характеристики
Для всех физических дальномеров основными параметрами, определяющими их возможности, являются мощность излучаемого сигнала и чувствительность приемного устройства, которое должно уверенно регистрировать отраженный, часто очень слабый сигнал.