Информация
Поиск

Дальномеры

05.11.2021

Предназначение дальномеров


Измерение расстояния до объекта можно проводить "классическим" методом — с помощью рулетки. Но это не всегда удобно, поскольку требует позиционирования по горизонтали и вертикали. Особенно, при неровном рельефе. К тому же, для снятия замеров необходимо участие двух человек. Да и длины рулетки может оказаться недостаточно. Поэтому намного проще и комфортнее воспользоваться приборами для дистанционного измерения расстояния — дальномерами. При этом дистанционный метод измерения также понадобится для определения расстояния в случаях, когда подойти к объекту проблематично или нежелательно.


Сфера применения дальномеров велика. Это инженерно-строительные, ремонтные работы (снаружи и внутри помещений), геодезические работы, аграрная отрасль. Также дальномеры могут быть частью военных систем прицеливания.


Все дальномеры объединяет дистанционное определение расстояния между наблюдателем (оператором) и объектом на прямой траектории. Данный способ определения расстояния не предусматривает необходимость приближения оператора к объекту и измерение способен исполнить один человек. При этом дальномеры могут предоставлять и другие функции: например, вычисление площади и объёма, определение угла наклона, косвенные измерения по теореме Пифагора, измерение скорости. Кроме того, в дальномеры может быть встроен пузырьковый нивелир (уровень) и даже компас. А цифровые устройства способны отображать результаты замеров в разных единицах измерения.


Разнообразие дальномеров



Существует большое разнообразие дальномеров. Они классифицируются по способу измерения и принципу работы.


Прежде всего, все дальномеры делятся в зависимости от способа измерения. Они бывают активными и пассивными.


Активные дальномеры для измерения расстояния посылают сигнал (звуковой или световой) на выбранную точку. Достигнув поверхности объекта, расстояние к которому нужно измерить, сигнал отражается и возвращается к дальномеру. Расстояние определяется путём расчёта времени, затраченого на отправку и получение сигнала. При этом различают импульсный и фазовый метод. При импульсном методе к объекту посылается импульс, который запускает начала отсчёта. После приёма отражённого импульса счётчик останавливается. При фазовом методе посылается постоянный импульс, но излучение моделируется в виде синусоиды определённой амплитуды. Принимая отражённый сигнал, прибор сравнивает принятую фазу с фазой, излучаемой прибором. По сдвигу фазы определяется расстояние.


Пассивные дальномеры отличаются тем, что не посылают и не принимают никаких сигналов. Они являются геометрическими приборами, то есть, измерение расстояния высчитывается определением высоты равнобедренного треугольника — по базе или противоположному острому углу. Соответственно, пассивные дальномеры бывают двух видов: с постоянным углом и с постоянной базой. Результаты измерения снимаются визуально — по нитевой шкале или переносной линейке.


В зависимости от принципа работы выделяют ультразвуковые, лазерные, оптические, нитевые дальномеры.


Ультразвуковые дальномеры являются наименее точными из приборов для дистанционного определения расстояния, относящихся к активному способу измерения. Данный прибор излучает звуковые волны высокой частоты (до 40 кГц), которые при отражении от объекта, попадают на принимающий датчик. Для облегчения работы и увеличения точности ультразвуковые дальномеры оснащаются лазерной указкой. Однако точность измерений зависит от материала, на которые попадёт звуковая волна. Также имеются ограничения по длине измерения. Она составляет от 0,3 до 20 метров. Кроме этого, такие устройства чувствительны к преградам, поскольку они могут влиять на скорость отражения звуковых волн.


Лазерные дальномеры работают по аналогичному принципу, но отправляют и принимают световой сигнал. Расстояние определяется по времени, затраченному на отправку и приём отражённого светового импульса. Такой метод измерения более точный, что обусловило популярность лазерных дальномеров. Они обладают бóльшим диапазоном, поскольку могут использоваться на расстояниях от 0,02-0,03 метра до 100-200 метров. При этом точность измерения достаточно высока: ±1.5 мм для высокоточных профессиональных дальномеров и ±3 мм для приборов попроще. Это объясняется узкой направленностью луча. Однако у лазерных дальномеров есть и недостатки. Например, снижение измеряемой дистанции при ярком солнечном освещении из-за ослабевания отражённого сигнала. Кроме этого, дальность измерений зависит от поглощающей способности материала поверхности объекта, расстояние до которого измеряется. Для достижения максимальной дальности необходимо использовать специальные отражатели, которые придётся покупать отдельно.


Отличительной особенностью лазерных дальномеров является наличие дополнительных функций: расчёта объёма и площади с помощью измерянных длины, ширины и высоты; расчёта расстояний по теореме Пифагора; сохранения результатов измерений; выбор единиц измерения. Некоторые лазерные дальномеры можно подключать к компьютеру.


Оптические дальномеры относятся к пассивным дальномерам. В свою очередь, такие приборы делятся на геометрические и физические. Работа геометрических основана на законах оптики, по теореме Пифагора. Они характеризуются отсутствием датчика, определяющего расстояние. Вместо него длина определяется визуально, через окуляр, с помощью шкалы. Измерение расстояния оптических дальномеров производится путём определения высоты прямоугольного или равнобедренного треугольника по одной известной стороне и острому углу. Дальномеры оптического типа бывают монокулярными и стереоскопическими. Монокулярные имеют одну зрительную трубку, тогда как у стереоскопического дальномера их две. Также оптические дальномеры могут оснащаться лазерной указкой для прицеливания. Дальность измерений составляет от 3 до 1000 метров.


Нитевые дальномеры являются подвидом оптических, хоть и отличаются от них внешне. Относятся к оптическим дальномерам с постоянным углом. Работают по схожему принципу, однако они применяются со специальной рейкой с нанесённой шкалой. Эта рейка переносится к точке, от которой нужно измерить расстояние. После установки рейки необходимо вернуться к точке отсчёта и посмотреть на планку шкалы через объектив прибора. В нём имеются тонкие горизонтальные нити. Для определения расстояния нужно подсчитать количество делений на шкале рейки, которые помещаются между двумя линиями. Следующим этапом будет расчёт по специальной таблице или формуле.


Применение нитевых дальномеров сложное. При том, что данный тип дальномеров является точным. Погрешность составляет 0,3-1% от измеряемого расстояния.


Особенности лазерных дальномеров


Наиболее распространённым и оптимальным измерительным прибором для использования в быту является лазерный цифровой дальномер. Измерения данным устройством производятся с помощью лазерного луча, который отправляется оптическим излучателем. При попадании на поверхность объекта, луч лазера отражается и попадает на оптический отражатель. Принятые импульсы принимаются и обрабатываются микропроцессором. Результаты измерений выводятся на дисплей.


Бесконтактное измерение расстояния — не единственная функция лазерного дальномера: большинство моделей оснащаются пузырьковыми уровнями (отвесами) — горизонтальными и/или вертикальными. Они позволяют выровнять положение дальномера на поверхности. Приборы малой дальности могут иметь встроенную механическую рулетку для измерения небольших расстояний. К другим дополнительным функциям относятся определение угла, математические вычисления объёма, площади, диагонали. Также дисплей может иметь подсветку, цветной экран. Кроме этого, некоторые лазерные дальномеры можно подключать к компьютеру.


Большинство современных дальномеров позволяют проводить измерения как с рук, так и со штатива (в таком случае исключаются дёргания, благодаря чему повышается точность измерений).


Разновидности лазерных дальномеров



Существует две разновидности лазерных дальномеров: импульсные и фазовые. Также их можно классифицировать в зависимости от цвета лазера, конструкции, дальности измерений.


Импульсные излучают короткий лазерный пучок мощного импульса. Из-за этого, такие дальномеры менее чувствительны к прерыванию сигнала. При этом они отличаются большой дальностью — до 1 километра. Расстояние от прибора до выбранной точки на плоскости рассчитывается в зависимости от времени, затраченного на отправку и приём лазерного луча. Для этого время импульса делится на скорость света, которая равна скорости луча лазера. Приборы данного типа эффективны для точного определения больших расстояний, но дают большую погрешность при измерениях расстояния менее 100 метров. Основной недостаток импульсных дальномеров — высокая стоимость.


Фазовые дальномеры отправляют лазерные лучи с разной модуляцией частот. Он не меняет длину волны, а управляет мощностью, создавая фазовый сигнал в виде синусоиды. В отличие от импульсного метода, фазовый подразумевает не одноразовую отправку короткого сигнала, а постоянное излучение. Отражённый световой сигнал принимается фотоприёмником, после чего его фаза сравнивается с фазой исходного сигнала. Такой метод измерений даёт высокую точность на небольших расстояниях до 1 километра. Компактные дальномеры, которые также называют цифровыми рулетками, как раз относятся к данному типу приборов.


Следующим различием можно считать цвет лазерного луча. Большинство бытовых фазовых дальномеров снабжено красными лазерами, что вредно для глаз, тогда как профессиональные модели имеют зелёные лазеры.


Конструкция лазерных дальномеров представлена компактными портативными измерителями, похожими на мультиметры; лазерными рулетками; а также приборами, сделанными в виде монокуляра (бинокля). Как правило, дальномеры, оснащённые механичной выдвижной линейкой (рулеткой) являются измерителями малой дальности (20 метров, 40 метров) и имеют вид обычной механической рулетки. Приборы в виде тестера характеризуются малой и средней дальностью измерений (от 40 до 150 метров). Дальномеры-монокуляры способны измерять расстояния от 600 метров до полутора километра.


По дальности измерений можно выделить дальномеры, способные определять расстояние до 30 метров, до 100 метров и устройства, рассчитанные на замеры более 100 метров. Приборы, измеряющие до 40-80 метров, подойдут для использования внутри помещений. Большая дальность может понадобиться для работ снаружи зданий. Также стоит отметить, что максимальная дальность измерений может достигаться лишь при идеальных условиях — отсутствии пыли, тумана, яркого солнечного освещения.


Как выбрать лазерный дальномер?



При покупке дальномера необходимо руководствоваться такими критериями, как максимальная длина измерений, точность, дополнительные функции, источник питания, степень защиты.


Дальность измерений следует выбирать в зависимости от конкретных задач, поскольку этот параметр влияет на цену: чем больше дальность, тем дороже стоимость. Кроме того, дальность влияет на конструкцию прибора. Так, дальномеры малой дальности представлены портативными измерителями или цифровыми рулетками, тогда как устройства для проведения измерений расстояния до 1 километра выполнены в виде бинокля.


Точность лазерных дальномеров варьируется в пределах от ±1.5 мм для профессиональных приборов и ±3 мм для бытовых. Чем выше точность, тем дороже стоимость дальномера.


Многие цифровые дальномеры снабжены дополнительными функциями. Например, встроенным пузырьковым уровнем, выбором единиц измерения и математическими функциями подсчёта. Выпускаются модели без подсветки дисплея и с подсветкой. Профессиональные приборы могут предоставлять и другие возможности: запись измерений, подключение к компьютеру.


В качестве источника питания дальномеры используют батарейки — "АА" или "ААА". При этом существуют модели, работающие от подзаряжаемой аккумуляторной батареи.


Степень защиты влияет на условия эксплуатации. Если предполагается работа дальномера на улице, желательно выбирать модели с высоким уровнем пыле и влагозащиты.