Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Неоднозначность возникает из-за наличия неизвестного це­лого числа N в формуле (4.26)

Tjo = jVT’ + Tf

 

 

или в формуле для расстояния, получаемой умножением (4.26) на половину скорости радиоволн

D=-±-NT+-±-x=^-(N + AN)- (4.32)

Для разрешения неоднозначности в радиодальномерах ис­пользуется набор фиксированных масштабных частот. Как известно из общей теории фазового метода (см. § 4), при т фиксированных частотах возникает т уравнений вида (4.32) с различными числами N и величинами AN, и эта система урав­нений может быть решена однозначно, если известно прибли­женное расстояние Дприбл, которое можно знать тем грубее, чем больше число частот и коэффициент неоднозначности при их выборе.

При построении сетки частот в радиодальномерах применя­ется, как правило, поразрядный способ, обычно реализуемый как частный случай варианта близких частот с уменьшающи­мися разностями. Теория этого способа в общем виде рассмат­ривалась в § 4. Напомним, что коэффициенты неоднозначности по всем ступеням выбираются равными 10, что позволяет по­следовательно определять десятичные разряды сразу в значе­нии расстояния D или (в зависимости от выбора первой ча­стоты и градуировки фазоизмерительного устройства) в зна­чении полного времени T2D. Таким образом, операция собственно вычисления числа N не производится, так как она автомати­чески заложена в поразрядный способ, дающий сразу конечный результат.

Рассмотрим, как практически осуществляется разрешение неоднозначности в радиодальномерах, в которых определяется время T2D, и в радиодальномерах, в которых сразу определяется расстояние. —

Определение полного времени тго. Обратимся для примера к описанному в предыдущем разделе радиодальномеру с часто­той Л = 10 МГц и ЭЛТ в качестве фазометра. Полное время рас­пространения выражается формулой (4.26), которую на осно­вании изложенного ранее можно представить в виде

t2D = N • 100нс #ср> (4.33)

где аср вычисляется по (4.30). Целая часть аСр содержит два знака и выражает собой десятки и единицы наносекунд, а дроб­ная часть — доли наносекунды.

Если, кроме частоты Л = 10 МГц, ввести еще три частоты В, С, D, выбранные так, что £ = 0,999 Л, С=0,99 Л, D=0,9 Л, то величины Л, Л—D, А—С, Л—В будут; связаны соотношением

Л = 10 (Л —D) = 100 (Л —С) — 1000 (Л —В), (4.34)

т. е. образуют десятичную систему. При такой сетке частот ко­эффициент неоднозначности

К

В радиодальномере рассматриваемого типа конкретные но­миналы частот следующие

(на ведомой станции частоты отличаются от соответствующих частот ведущей станции на постоянную величину 1 кГц).

Таким образом, частоты ведущей станции удовлетворяют со­отношению (4.34). Использование этого соотношения эквива­лентно последовательному десятикратному увеличению мас­штаба шкалы фазометра. На частоте Л;=10 МГц вся шкала (100 делений) соответствует 100 нс (или в линейной мере t»7/2= = 15 м), а на разностных частотах А—D, А—С, А—В соответ­ственно 1000, 10000 и 100000 нс (в линейной мере 150, 1500 и 15000 м).

Результаты измерений, полученные как разности результа­тов на частотах любой пары, не отличаются от того результата, который был бы получен при измерении непосредственно на разностной частоте данной пары. Поэтому, если. выполнить из­мерения на частотах А, В, С, D и составить соответствующие разности отсчетов (величин аср), то это позволяет получить сле­дующие разряды во времени распространения (табл. 7).

Первая цифра каждого разряда повторяется второй цифрой следующего более высокого разряда, что дает контроль изме­рений (если эти цифры отличаются более чем на 3, измерения должны быть повторены). В приведенной таблице А =

_ А+~ А— (в цервой строчке), а в остальных строчках А бе — 2

рется при работе ведомой станции на частоте Л+, т. е. факти­чески вычисляются разности А+—D, А+—С, А+—В.

Следовательно, наличие четырех частот А, В, С, D позво­ляет определить время X2D в пределах одной сотни тысяч нано­секунд, или, что то же, однозначно определить расстояние в пре­делах 15 км. Если длина линии больше 15 км, то необходим еще один разряд — число сотен тысяч наносекунд. Следова-

ТАБЛИЦА 7 А Десятки и единицы наносекунд A—D Сотни и десятки А-С ■ Тысячи и сотни А—В Десятки тысяч и тысячи ЧО Десятки тысяч Тысячи Сотни Десятки Единицы наносекунд

тельно, нужно предварительно знать длину линии с ошибкой не более ±7,5 км, чтобы определить, сколько укладывается в линии целых 15-километровых отрезков. Эта цифра и будет выражать собой число сотен тысяч наносекунд, приписываемое слева к времени, определенному из измерений.

Крайний правый (самый точный) разряд уточняется до до­лей наносекунд многократными измерениями на частоте А.

Расстояние D получают умножением t2л на v/2 с учетом показателя преломления воздуха.

Непосредственное (аппаратурное) определение расстояния D. Чтобы показания фазометра выражались в единицах рас­стояния, нужно выбрать частоту модуляции численно равной половине скорости радиоволн vj2. Это эквивалентно умножению T2D на v/2 на шкале фазометра. Действительно, введя в фор­мулу (4.26) частоту f=l/T, можно записать (4.26) в виде

Ыо = N + ft = + /т, (4.35)

где Dn — та часть измеряемого расстояния D, на которой це­лое число N полуволн v/2f укладывается без остатка. Если те­перь положить f=v/2, то мы получаем

-y’t*D = DN + YT’ (4-36)

т. е. не что иное, как

D = N— + М-. (4.37)

2 2

Обратим внимание на то, что при f=v/2 размерность этих величин связана с линейным масштабом и оцифровкой отсчет­ного устройства фазометра. Если, например, выбрать f Гц= = и/2 м/с, то / будет равна ~150 МГц, а второе слагаемое в (4.36) или в (4.37) будет иметь размерность метров. Но так как это слагаемое не может превышать І/2, т. е. в нашем при­мере 1 м, то вся шкала (или, если используется счетчик, один его полный оборот) фазометра соответствует 1 м, и отсчет бу­дет выражать не единицы метров, а их доли. Наиболее часто выбирают основную (наиболее высокую) частоту /і=15 МГц, т. е. равной значению v/2, выраженному в десятках метров в секунду. Тогда масштаб шкалы (%/2) равен 10 м, а отсчет в десятых долях шкалы выражает единицы метров (разделе­нием шкалы на 100 или 1000 частей обеспечиваются соответ­ствующие знаки после запятой).

Частота, МГц,
(ведущей станции)

Десятичная система
частот, кГц

h = 14,984828 /,= 14,983330 h = 14,969843 U = 14,834980 h = 13,486345

Остальные масштабные частоты строятся по известному уже принципу поразрядного способа — первая частота и разности ее с остальными образуют десятичную систему. Так, при пяти ча­стотах, если /і = 15 МГц, то /і—/5= 1,5 МГц, / 1—= 150 кГц, /і—/з=15 кГц, ft—/2 = 1,5 кГц и масштаб шкалы последова­тельно увеличивается в 10 раз.

Указанные значения частот приведены приближенно. По­скольку k=v/f=c/fn, где п — показатель преломления воздуха на трассе, то для обеспечения точной метрической шкалы ча­стоты рассчитывают на определенный показатель преломления воздуха. Для радиоволн стандартное значение п принимается обычно равным 1,000320 или 1,000325. Отличие реального зна­чения п при измерениях от стандартного учитывается поправ­кой, вводимой по результатам метеонаблюдений сразу в рас­стояние (см. § 23).

Принимая «=1,000320 и современное значение с = = 299792458 м/с, получим сетку частот, приведенную в табл. 8 (для случая пяти частот).

Современные радиодальномеры имеют сетку частот, близ­кую к приведенной в табл. 8. В некоторых радиодальномерах частоты выбраны в диапазоне не 15 МГц, а 7,5 МГц, т. е. в два раза меньше (Теллурометр MRA-3, Электротейп DM-20 и др.), но разности частот составляют (округленно) 1,5, 15, 150 кГц и т. д., т. е. коэффициент неоднозначности для самой точной ступени равен 5, а для остальных—10. Это удобно тем, что не нужно делить на два разность результатов измерений на ча­стотах /1+ и fr, и реализация десятичной системы метрических единиц упрощается. В Теллурометре MRA-4 основная частота модуляции увеличена до 75 МГц, а в радиодальномере Дисто — мат DI-60 — до 150 МГц, т. е. к сетке частот добавлена еще одна в 10 раз более высокая частота, что соответственно увели­чивает точность измерений.

Во многих современных радиодальномерах (например, в Тел­лурометре MRA-5, Дистоматах DI-50, DI-51, DI-60, SIALMD-60) переключение масштабных частот и соответственно изменение масштаба шкалы фазометра осуществляется автоматически с запоминанием предыдущего результата и автоматической по-

следовательной коррекцией. Счетно-решающее устройство вы­дает на табло сразу окончательный результат измерения, обычно в метрах с точностью до миллиметра.

Комментарии запрещены.