Оптические дальномеры
В дальномерах измеряется не сама длина линии, а некоторая другая величина, относительно которой длина линии является функцией.
В геодезии применяют 3 вида дальномеров:
оптические (дальномеры геометрического типа),
электрооптические (светодальномеры),
радиотехнические (радиодальномеры).
Рис.4.24
Геометрическая схема оптических дальномеров. Пусть требуется найти расстояние АВ. Поместим в точку А оптический дальномер, а в точку В перпендикулярно линии АВ – рейку.
Обозначим: l – отрезок рейки GM,
φ – угол, под которым этот отрезок виден из точки А.
Из треугольника АGВ имеем:
(4.31)
или
D = l * Ctg(φ). (4.32)
Обычно угол φ небольшой (до 1) , и, применяя разложение функции Ctgφ в ряд, можно привести формулу (4.31) к виду (4.32). В правой части этих формул два аргумента, относительно которых расстояние D является функцией. Если один из аргументов имеет постоянное значение, то для нахождения расстояния D достаточно измерить только одну величину.
В зависимости от того, какая величина – φ или l, – принята постоянной, различают дальномеры с постоянным углом и дальномеры с постоянным базисом.
В дальномере с постоянным углом измеряют отрезок l, а угол φ – постоянный; он называется диастимометрическим углом.
В дальномерах с постоянным базисом измеряют угол φ, который называется параллактическим углом; отрезок l имеет постоянную известную длину и называется базисом.
Нитяной дальномер с постоянным углом. В сетке нитей зрительных труб, как правило, имеются две дополнительные горизонтальные нити, расположенные по обе стороны от центра сетки нитей на равных расстояниях от него; это – дальномерные нити (рис.4.25).
Нарисуем ход лучей, проходящих через дальномерные нити в трубе Кеплера с внешней фокусировкой. Прибор установлен над точкой А; в точке В находится рейка, установленная перпендикулярно визирной линии трубы. Требуется найти расстояние между точками А и В.
Рис.4.25
Построим ход лучей из точек m и g дальномерных нитей.
Лучи из точек m и g, идущие параллельно оптической оси, после преломления на линзе объектива пересекут эту ось в точке переднего фокуса F и попадут в точки М и G рейки. Расстояние от точки A до точки B будет равно:
D = l/2 * Ctg(φ/2) + fоб + d, (4.33)
где d – расстояние от центра объектива до оси вращения теодолита;
fоб-фокусное расстояние объектива;
l – длина отрезка MG на рейке.
Обозначим (fоб + d) через c, а величину 1/2*Ctg φ/2 – через С, тогда
D = C * l + c. (4.34)
Постоянная С называется коэффицентом дальномера. Из Dm’F имеем:
Ctg φ/2 = ОF/m’; m’= p/2; Ctg φ/2 = (fоб*2)/p,
где p – расстояние между дальномерными нитями. Далее пишем:
С = fоб/p. (4.35)
Коэффициент дальномера равен отношению фокусного расстояния объектива к расстоянию между дальномерными нитями. Обычно коэффицент С принимают равным 100, тогда Ctg φ/2 = 200 и φ = 34.38′. При С = 100 и fоб = 200 мм расстояние между нитями равно 2 мм.
Измерение нитяным дальномером наклонного расстояния. Пусть визирная линия трубы JK при измерении расстояния АВ имеет угол наклона ν, и по рейке измерен отрезок l (рис.4.26). Если бы рейка была установлена перпендикулярно визирной линии трубы, то наклонное расстояние было бы равно:
D = l0 * C + c.
Но l0 = l*Cs ν, поэтому
D = C*l*Csν + c. (4.36)
Горизонтальное проложение линии S определим из Δ JKE :
S = D*Csν или
S= C*l*Cs2ν + c*Csν. (4.37)
Рис.4.26
Для удобства вычислений принимаем второе слагаемое равным с*Cs2ν ; поскольку с величина небольшая (около 30 см), то такая замена не внесет заметной ошибки в вычисления. Tогда
S = (C * l + c) * Cs2ν, или
S = D’* Cs2ν. (4.38)
бычно величину (C*l + c) назыывают дальномерным расстоянием. Обозначим разность (D’ – S) через ΔD и назовем ее поправкой за приведение к горизонту, тогда
S = D’ – ΔD,
где ΔD = D’ * Sin2 ν.
(4.39)
Угол ν измеряют вертикальным кругом теодолита; причем при поправка ΔD не учитывается. Точность измерения расстояний нитяным дальномером обычно оценивается относительной ошибкой от 1/100 до 1/300.
Кроме обычного нитяного дальномера существуют оптические дальномеры двойного изображения.
3.2. Оптические дальномеры
По
конструктивным решениям оптические
дальномеры подразделяются на нитяной
и двойного изображения. Принцип измерения
расстояний оптическим дальномером
основан на решении прямоугольных либо
равнобедренных треугольников, которые
образуются между глазом наблюдателя и
базисом дальномера (рейкой). Схема (вне
зависимости от конструкции) представлена
на рис. 3.5. На этом рисунке угол β весьма мал и называется параллактическим
углом, а противоположная ему сторона b есть базис дальномера. Расстояние
определяется по формуле D
= (b/2)ctg(β/2) или D=kb,
где k=(1/2) ctg(β/2) – коэффициент дальномера.
Рис. 3.5. Принцип действия оптического дальномера.
Оптические дальномеры бывают с постоянным β и переменным b, постоянным
Нитяной дальномер – наиболее распространенный оптический дальномер с постоянным β и переменным b. Встроен практически во все зрительные трубы геодезических приборов. Это собственно два горизонтальных штриха сетки нитей. В качестве базиса используется рейка с сантиметровыми делениями. Дальномер и рейка располагаются на концах измеряемой линии. Могут быть два случая измерения расстояния нитяным дальномером:
1.
Визирная ось трубы перпендикулярна
вертикальной оси рейки (рис. 3.6). Лучи
от глаза наблюдателя через окуляр,
сетку нитей, объектив, проходят через
фокус эквивалентной линзы объектива F и отсекают на рейке n делений в см. Из подобия треугольников FMT и Fm1t1имеем: d1/n=f/P;
d1 = (f/P)n, из рисунка
следует, что D =
d1+f+δ,
где f – фокусное расстояние объектива, δ – расстояние от объектива до оси вращения
прибора.
Обозначив K=f/P
и C=f + δ, получим D=Kn+C,
где К называется коэффициентом дальномера, С – постоянная дальномера, весьма малая
в современных зрительных трубах величина,
поэтому ею пренебрегают, тогда имеем
основную формулу нитяного оптического
дальномера D=Kn.
Причем обычно К=100.
Следовательно, разность отсчетов по
рейке n в сантиметрах дает сразу расстояние от
прибора до рейки в метрах.
Рис. 3.6. Измерение расстояний оптическим дальномером с
горизонтальным визирным лучом.
2. Визирная ось трубы не перпендикулярна вертикальной оси рейки (рис. 3.7). На рис. 3.7
Тогда
имеем d =(D + C)cosV.
После ряда преобразований можно
получить d =
Kn+C-(Kn+C)sin2V или d = D-ΔD,
причем с ростом V величина ΔD увеличивается. Другая формула:
d = Dcos2V.
Рис. 3.7. Измерение расстояний наклонным визирным лучом.
Точность измерения расстояний нитяным дальномером зависит от точности отсчетов по рейке, влияния вертикальной рефракции и параллакса сетки нитей. Она составляет от 1/200 до 1/400. Предельное расстояние, измеряемое нитяным дальномером, составляет 300 м.
Свето- и радиодальномеры относятся к группе электромагнитных дальномеров, работающих на принципе измерения времени прохождения электромагнитными волнами измеряемого расстояния.
Если
обозначить скорость электромагнитных
волн V, а время их прохода от излучателя к
отражателю и обратно через t,
то D = Vt/2 (рис.
3.8). Скорость электромагнитных волн
в вакууме V0 = 299792456 м/с, а в воздухе V=
V0/n,
где n – показатель преломления воздуха,
зависящий от его температуры и влажности.
Рис. 3.8. Принцип действия светодальномера.
Для определения времени прохода сигнала
Светодальномеры – приборы для определения расстояний с помощью светового луча, направляемого от излучателя к отражателю и обратно к приемнику на излучателе. Из приемника световые волны попадают в устройство обработки сигнала, и в результате на табло высвечивается результат измерения, кроме того, ведется запись на магнитный носитель (рис. 3.9).
Рис.
3.9. Светодальномер а)
и ход лучей б).
Отечественные светодальномеры делятся на 4 типа:
1. Высокоточные (СБ-6) – измеряют расстояния до 50 км.
2. Высокоточные для расстояний до 300 м.
3. Точные для расстояний до 2 км.
4. Технические – до 5 км.
Ошибка измерения расстояний светодальномерами составляет от 0.2 см до 5 см в зависимости от расстояния.
Для измерений на строительных площадках используются лазерные рулетки, не требующие отражателей (рис. 3.10).
Рис. 3.10. Лазерная рулетка.
Радиодальномеры
– работают на том же принципе, что и
светодальномеры, но не в диапазоне
видимого света, а в сантиметровом
диапазоне ультракоротких радиоволн.
Их преимущество – в возможности работать
в любых атмосферных условиях, кроме
сильного дождя. Функции излучателя и
отражателя выполняют специальные
радиостанции – передающая и отражающая
радиосигнал.
В последних моделях они
делаются взаимозаменяемыми. Кроме того,
в комплект радиодальномера могут
входить специальные мачты высотой до
30 м, на которых устанавливаются
радиостанции, которые дистанционно
управляются и служат специальными
геодезическими сигналами – радиомаяками.
Как работают оптические дальномеры для гольфа? Полное руководство
Как работают оптические дальномеры для гольфа? Полное руководство
Будучи новичками в гольфе, мы часто просто оцениваем расстояние на глаз и не знаем, как далеко мы бьем каждой клюшкой. По мере того, как мы начинаем улучшать нашу игру, такие статистические данные, как то, насколько далеко мы поражаем каждый клуб и как далеко мы от поля, начинают становиться намного более важными, когда мы хотим улучшить наш счет и стать лучшими игроками в целом. Именно здесь вступают в игру такие устройства, как дальномеры, устройства GPS и часы GPS.
Есть три типа дальномеров, которые мы можем выбрать для гольфа: оптический, лазерный и GPS.
Оптические дальномеры существуют очень давно, и вам не нужно полагаться на подключение к Интернету, спутники или батареи для их работы, что делает их самыми надежными. Оптические дальномеры существуют с 19 го века, и на них можно положиться, чтобы они давали точные показания. Это монокуляр, то есть в него можно смотреть через один окуляр с двумя линзами на каждом конце. Эти линзы изолированы известным разделением. Он работает по принципу параллакса, который преобразует высоту в расстояние, когда изображение двух линз накладывается друг на друга, а образующийся треугольник идеально направляется на цель, т.е. на флагшток. Сфокусировав две линзы на высоте флажка, он будет использовать триангуляцию для привязки и даст вам точное расстояние.
Скажи это еще раз
Говоря более простым языком, оптический дальномер имеет две линзы, одна направлена прямо вперед, а другая на 90 градусов вправо. Сфокусировав линзы вместе, образуется треугольник, и мы можем получить расстояние, на котором фокусируется этот треугольник, используя триангуляцию.
Зафиксировав треугольник точно на флажке, он преобразует высоту треугольника в расстояние и позволяет узнать, насколько далеко вы находитесь от кегли.
Триангуляция?
Оптические дальномеры используют триангуляцию для определения точного расстояния. Задняя линза направлена прямо, а передняя линза направлена влево или вправо на 90 градусов. Как только обе линзы сфокусируются на одной и той же цели, булавке, она использует базовую тригонометрию для считывания расстояния до флажка. Шкала на устройстве – это место, где вы будете считывать результат.
Ознакомьтесь с более подробным объяснением здесь:
Как мы видим, эти устройства изначально использовались для военных действий и позволяли армии точно рассчитать, на каком расстоянии находятся враги, чтобы правильно прицелиться. Технология устарела только с появлением электроники, и технология GPS вышла на первый план.
Насколько точны оптические дальномеры?
Оптические дальномеры могут быть довольно точными, особенно на коротких расстояниях, поскольку триангуляция больше фокусируется на флаге без дополнительного пространства по бокам флага, чтобы обеспечить точное считывание. Чем дальше вы уходите, тем больше страдает точность, но она все равно должна быть достаточно точной и достаточной для выбора клюшки, по которой вы хотите попасть.
В целом, оптические дальномеры наименее точны из всех трех вариантов, а новое устройство под названием Shotscope V3 использует двойную технологию GPS, чтобы обеспечить точность в пределах 3 см, которую всегда будет невероятно трудно превзойти.
Оптические дальномеры для гольфа все еще доступны и используются сегодня?
Возможно, в наши дни вы все еще используете оптические дальномеры, но, поскольку стоимость лазерных дальномеров резко снизилась, может быть трудно найти место, где прямо сейчас продаются оптические дальномеры.
Преимущества и недостатки
Как и у любого устройства для гольфа, у оптических дальномеров есть свои плюсы и минусы
Они дешевые
Технология, используемая в оптических дальномерах, не сложна, и вы можете купить один из них очень дешево, если найдете место, где они продаются. Отличные новости для тех, кто ограничен в средствах.
Они относительно точны
Эти устройства довольно точны по той цене, которую вы платите, особенно на близких расстояниях.
Батарейки не нужны
Эти устройства, вероятно, самые надежные, и, поскольку они не требуют батарей или внешних источников GPS, они никогда вас не подведут.
Избегает падений современных лазерных дальномеров
Современные лазерные дальномеры часто могут измерять деревья позади того места, где вы бьете, а не саму булавку, и когда это происходит, устройство может стать бесполезным.
Лазерные дальномеры также будут иметь проблемы в тумане, но если вы сможете увидеть флаг даже в условиях тумана с оптическим дальномером, вы сможете прицелиться на расстоянии.
Недостатки
Устарело
К сожалению, технологии шагнули вперед, и оптический дальномер вышел из моды. Лазерные и GPS-дальномеры просто более точны, и по мере дальнейшего развития технологии эта технология становится все более и более доступной для обычных игроков в гольф.
Нужна твердая рука
Если у вас трясутся руки, оптический дальномер вряд ли вам пригодится. Вам уж точно треугольник в дальномере сфокусировать на дырке. Дрожание рук может быть проблемой даже для лазерных дальномеров, но есть дальномеры, созданные специально для дрожащих рук.
Работает, только если вы видите цель
Одинаковая ловушка оптических и лазерных дальномеров: они не определяют расстояние до невидимого объекта. Если вы играете на холмистой трассе или окажетесь на изгибе, вы не сможете пройти расстояние до грина, если не сможете четко его увидеть.
Точность
Несмотря на то, что точность является преимуществом этих устройств для века технологий, они по-прежнему могут давать только 90% точности и 9Точность 5% в пределах 100 ярдов.
Альтернативы оптическому дальномеру
Лазерный дальномер
Лазерный дальномер, вероятно, является самым надежным и точным дальномером, который вы можете найти сегодня на рынке. Это работает, когда лазер отражается от цели, флага, а затем смотрит, сколько времени требуется лазеру, чтобы добраться до флага и от него, чтобы определить расстояние.
Существуют лазерные дальномеры на любой бюджет, а некоторые из них покрывают большие расстояния и оснащены дополнительными функциями, такими как блокировка штифта с вибрацией, режим устойчивой руки и многое другое.
GPS-дальномер
Дальномер, работающий со спутниками и показывающий расстояние до любой точки на трассе в пользовательском интерфейсе. Они часто представляют собой лазерный дальномер и GPS-дальномер в одном устройстве и в основном являются самым дорогим предлагаемым вариантом.
GPS-часы
Часы, которые можно использовать только на дистанции или все время, снова полагаясь на спутники для расчета расстояния между вами и флагом.
Эти устройства начинаются примерно со 100 долларов и доходят до 500 долларов, в зависимости от того, какие функции вы ищете.
Устройство GPS
То же, что и часы, за исключением того, что их можно просто пристегнуть к ремню, сумке или тележке для гольфа или просто положить в карман. Опять же, они могут иметь цветные сенсорные экраны или просто черно-белые экраны с расстояниями до середины передней и задней части зеленого в зависимости от уровня простоты и имеющегося бюджета
Ваш смартфон или смарт-часы
Вы можете теперь даже загружайте бесплатные и платные приложения для своих телефонов и часов Android или Apple, и эти приложения становятся все лучше и лучше и предлагают больше функций с каждым годом.
Заключение
Какой бы вариант вы ни выбрали, знание расстояния, с которого вы бьете по каждой клюшке, и того, как далеко вы находитесь от фервея или грина, является решающим аспектом для улучшения игры.
Хотя оптический дальномер, возможно, устарел, сегодня существует множество способов точного определения расстояния до любой цели в гольфе, и вы даже можете получить некоторые из них бесплатно на свой телефон.
KunLehane
Привет, я Мэтью, игрок в гольф со средним гандикапом, который любит играть как можно больше. Я люблю пробовать новое снаряжение, и в этом блоге вы можете найти все снаряжение, которое я тестировал на протяжении многих лет!
Оптический дальномер для гольфа: Старая школа
Вам интересно, как люди измеряли расстояние до флагштока в гольфе до всех этих новых изобретений? Хотя в наши дни мы очень привыкли к электронным устройствам, они не всегда были доступны людям. Их тогда просто не было, они использовали оптические дальномеры для гольфа.
Люди используют дальномеры с 1880-х годов. Оптический дальномер для гольфа – одна из первых моделей дальномеров.
Вы можете удивиться, как в старину можно было пользоваться дальномером.
Ну, были определенные механизмы и принципы, на которых раньше работали дальномерные приборы.
В этом посте мы покажем, как раньше работал оптический дальномер для гольфа. Перед этим мы должны знать, что такое оптический дальномер для гольфа.
Оптический дальномер для гольфа
Оптический дальномер для гольфа — первое дальномерное устройство, созданное для игроков в гольф. Возможно, вы найдете людей, которые до сих пор используют это устройство. Он используется игроками в гольф для измерения расстояния на поле. Вы по-прежнему можете финансировать эти устройства и использовать их для получения точных результатов. Наряду с дальномером Golf Laser и дальномером Golf GPS, это один из самых популярных дальномерных устройств. Если у вас ограниченный бюджет, вы можете приобрести этот тип дальномеров для гольфа. Они дешевы и не требуют дополнительных затрат на обслуживание. Вам не нужно использовать батареи для этого устройства. Однако результаты не столь надежны, как у последних дальномерных устройств, вы все равно можете использовать его на коротких дистанциях.
Как это работает
Чтобы понять, как это работает, вы должны знать, как это выглядит и все его компоненты. Оптические дальномеры для гольфа имеют две линзы. Эти линзы находятся на противоположных концах. Есть ручка фокусировки. Вы также можете найти встроенные весы внутри устройства. В соответствии со шкалой эта ручка преобразует показания шкалы в расстояние. Довольно сложно, правда? Разделим работу на части.
Функция
Это монокулярный прибор, т.е. он имеет только один окуляр. Вы должны использовать один глаз, чтобы сосредоточиться на булавке. Внутри этого устройства есть встроенная шкала для измерения расстояния. Также есть предварительно загруженная диаграмма. Вы должны сфокусировать линзу окуляра на высоте булавки. Как только высота штифта измеряется с помощью шкалы, оптический дальномер использует измерение высоты и преобразует его в расстояние с помощью предварительно загруженных диаграмм.
Фокусировка
Чтобы получить точное расстояние, вы должны сфокусировать дальномер на центр булавки.
Убедитесь, что вы держите булавку в центре фокуса, чтобы зафиксировать высоту. Вы должны использовать твердые руки.
Триангуляция
Оптический гольф-дальномер работает по принципу параллакса. Используется для измерения удаленных объектов. В основном им пользуются астрономы. Этот дальномер использует этот принцип для измерения расстояния. Посмотрим, как это работает. Он работает с использованием формы триангуляции. Как мы уже говорили, он состоит из двух линз. Эти линзы находятся на противоположных концах дальномера. Этот дальномер фокусируется на штифте. Вы можете ясно видеть, как формируется треугольник. Штифт является фокусной точкой, и на противоположной стороне у него есть две линзы. Если вы сфокусируете это на штифте, он сформирует треугольник. Теперь вы можете видеть булавку через одну линзу, в то время как другая также фокусируется на ней. От двух линз создаются два изображения. Затем ручка фокусировки объединяет эти изображения друг с другом. Затем ручка перемещает шкалу, чтобы покрыть показания на расстоянии.
Плюсы и минусы оптических дальномеров для гольфа
Плюсы
• Это дешевле. Вы можете легко использовать это устройство, если у вас есть проблемы с бюджетом.
• Чтобы не тратить дополнительные деньги на аккумуляторы и загрузку.
• Вы получите точные результаты для коротких расстояний.
• Он легкий и простой в использовании.
• Вам не нужно беспокоиться о дожде или других погодных условиях при его использовании.
Минусы
• Вы не получите точного расстояния, как лазерный дальномер или GPS-дальномер.
• Вы должны полностью зависеть от размера булавки, чтобы получить расстояние.
• Вам нужны твердые руки, чтобы сосредоточиться на кегли, иначе вы не получите точных результатов.
• Вы можете использовать его только на коротких дистанциях.
• Сейчас ими редко пользуются.
Заключение
Оптический дальномер для гольфа использует простую механику и визуальные эффекты для измерения расстояния на полях для гольфа.
