Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Физическая основа методов. Возможность измерения рас­стояний при помощи электромагнитных волн основана на за­висимости пути, проходимого волной, от времени его прохож­дения. В предположении, что электромагнитная волна распро­страняется строго прямолинейно с постоянной скоростью и, эта зависимость представляет собой уравнение прямолинейного равномерного движения:

s = vt9

и, следовательно, за некоторый конечный интервал времени x=U —1 волна пройдет конечное расстояние

, D = irr,

для определения которого необходимо измерить интервал вре­мени т и знать скорость распространения v.

Пусть расстояние D соответствует некоторому отрезку АВ между точками А и В. Чтобы измерить время т, надо зафик­сировать момент t выхода волны из точки А и момент U прихода волны в точку В. Технически это легче всего сделать в том случае, если оба момента будут фиксироваться одной и той же аппаратурой. Поскольку, естественно, невозможно иметь одно и то же устройство одновременно в точках А и. 5, посту­пают следующим образом: в точке В волну заставляют отра­зиться обратно в точку Л, в которой располагают измеритель­ную аппаратуру, и производят фиксацию моментов выхода и возвращения волны в точке А. Таким образом, реально опре­деляемый интервал времени есть 2т=тгс, т. е. соответствует двойному расстоянию 2D, и поэтому искомое расстояние опре­деляется соотношением

D = _tr^D_ (1.24)

Измерительный процесс сводится, следовательно, к изме­рению времени T2D. Так как скорость электромагнитных волн очень велика (~3*105 км/с), это время чрезвычайно мало даже при больших расстояниях; например, при £>=30 км оно составляет всего 0,0002 с, или 0,2 мс.

Столь малые временные интервалы требуется измерять с очень высокой точностью, чтобы получить удовлетворяющую геодезическим требованиям точность измерения расстояния. Непосредственно из уравнения (1.24) следует, что ошибка из­мерения времени

Если, например, поставить требование, чтобы расстояние D было определено с ошибкой не более 3 см (что при D = 30 .КМ соответствует относительной ошибке 1 : 1 000 000), то время т2d необходимо измерить с ошибкой не более 2[1] 10“10 с=0,2 нс.

Естественно, что для достижения такой точности необхо­димы специальные методы измерений. К настоящему времени разработано несколько таких методов, различающихся по тех­ническим принципам. Этими методами измеряют либо непо­средственно временной интервал, либо другой параметр, яв­ляющийся определенной функцией этого интервала. В зависи­мости от конкретного метода реализуется та или иная схема измерения расстояний, определяющая соответствующую функ­циональную схему построения измерительной аппаратуры.

Физическая сущность всех методов измерения расстояний заключается в сравнении одного и того же физического па­раметра, связанного с электромагнитным излучением, до и после прохождения излучением измеряемой дистанции. Обычно аппаратура на одном конце измеряемой линии содержит пере­датчик и приемник, а на другом конце — отражатель, и один и тот же сигнал от передатчика направляется на приемник од­новременно по двум различным путям: непосредственно (без выхода на дистанцию) и через измеряемую дистанцию (путь до отражателя и обратно), как показано на рис. 3. Первый путь называется опорным каналом или трактом, а идущий по нему сигнал — опорным сигналом. Второй путь образует ди­станционный канал, соответственно приходящий от отражателя сигнал называют дистанционным сигналом *. В приемнике осу­ществляется сравнение опорного и дистанционного сигналов по избранному параметру, или, другими словами, измеряется их различие по этому параметру. Так как эти сигналы образо­ваны из одного и того же сигнала передатчика, указанное раз­личие обусловлено только тем, что они проходят различные пути: опорный сигнал проходит путь d, а дистанционный — путь 2D, т. е. измеряемое различие является функцией разно­сти путей 2D — dy содержащей искомую величину D.

Классификация методов измерения расстояний. Выбор па­раметра, по которому производится сравнение опорного и ди­станционного сигналов, определяет метод измерения расстоя-

ния. Существуют следующие основные методы: временной (им­пульсный), частотный и фазовый. Последний может быть реа­лизован в двух вариантах: на несущей частоте (т. е. без мо­дуляции) и на частоте модуляции.- Фазовый метод на несущей частоте часто называют интерференционным методом; особенно применимо это название к оптическому диапазону.

В некоторых случаях используют сочетание временного и фазового методов, и такой комбинированный метод называют импульсно-фазовым.

Комментарии запрещены.