Nauwkeurigheid en bereik van elektro-optische
afstandmeters, in het bijzonder van de Zeiss Eldi 2*)
door Helmut Leitz, Oberkochen.
Samenvatting:
De belangrijkste kenmerken van een elektro-optische afstandmeter zijn, naast prijs
en afmeting, nauwkeurigheid en bereik. De standaardafwijking van een éénmaal
gemeten afstand wordt ontbonden in aandelen van toevallige en systematische
fouten. De nadruk valt vooral op de invloed, die de zenddiode heeft op de meet-
nauwkeurigheid. De gebruiker heeft praktisch nut van nadere gegevens over het
bereik.
1. Analyse van de standaardafwijking in
de afstand
1.1. Nauwkeurigheid van de fasemeting
Een leek beoordeelt de nauwkeurigheid van een
willekeurig instrument vaak naar de kleinste af-
leeseenheid en naar de reproduceerbaarheid
van de meetresultaten; in het geval van een
elektro-optische afstandmeter naar het
oplossend vermogen en de nauwkeurigheid van
de fasemeting.
De nauwkeurigheid van de fasemeting wordt in
eerste instantie bepaald door de signaal-ruis
verhouding van de ontvanger en in tweede in
stantie door het oplossend vermogen. Tegen
woordig wordt een nauwkeurigheid (standaard
afwijking) van 2 mm bereikt bij een modula
tiefrequentie van 15 megahertz en een oplos
send vermogen van 1 promille 1 cm). Deze
standaardafwijking wordt bereikt door het ge
middelde te nemen van 4000 afzonderlijke me
tingen van afwisselend de interne en externe
gang van de lichtstraal en door de keuze van de
juiste tijdsduur voor de meting.
De standaardafwijking van de fasemeting is
hierdoor dus de standaardafwijking van het fa
severschil van het gemiddelde van deze 4000
metingen. Dit wordt gedefinieerd als de interne
meetnauwkeurigheid ni; van de afstandmeter;
rrij bedraagt 2 mm.
1.2. De cyclische fout
De bekende cyclische fout, die sinusvormig op
treedt bij de golflengte van de modulatiefre
quentie, wordt veroorzaakt door de zender, die
de elektrische of optische ontvanger storend
beïnvloedt.
De amplitude van de cyclische fout wordt tot
maximaal 3 mm beperkt door zorgvuldige elek
trische afscherming van het zendgedeelte, ver
doorgevoerde scheiding van de optische licht
wegen en zorgvuldige ontspiegeling van door
zender en ontvanger gemeenschappelijk ge
bruikte elementen (b.v. van het objectief).
De hieruit voortvloeiende standaardafwijking
mcyd bedraagt 2 mm.
7.3. De nauwkeurigheid van de schaalfactor
De schaalfactor is afhankelijk van het 15 MHz
kwartskristal, waarvan de fijne frequentie, de
grove frequentie en de telfrequentie van de digi
tale fasemeter afgeleid worden. Het kwartskris
tal is niet ondergebracht in een door een ther
mostaat gecontroleerde ruimte. Het is blootge
steld aan de temperatuur van de omgeving.
De invloed van de temperatuur op de frequentie
bedraagt:
1. 10~6 tussen 0 en 30° C.
2. 106 tussen —5 en 35° C.
3. 10"6 tussen —10 en 40° C.
De frequentie van de kwartsoscillator kan van
buitenaf met een factor 100.10"6 veranderd
worden. De frequentie wordt zodanig ingesteld,
dat niet alleen de invloed van temperatuur en
luchtdruk (brekingsindex van de atmosfeer) ge
compenseerd wordt, maar ook de temperatuurs-
drift van het kwartskristal zelf.
Vanwege het niet-lineaire temperatuursverloop
van het kwartskristal en verloop van de bre-
kingsindexkromme, bedraagt de resterende
fout ongeveer 1 -2.10~6.
De stabiliteitsconstante over enige jaren is
3.10~6, met een jaarlijkse verandering van onge
veer 110~6. Regelmatige jaarlijkse controles
van de frequentie kunnen deze fout tot nul re
duceren.
Dit artikel is een vertaling van het artikel ,,Zur Genauig-
keit und Reichweite von elektrooptischen Distanzmes-
sern, am Beispiel des Zeiss Eldi 2", dat werd gepubliceerd
in Zeitschrift für Vermessungswesen, nr. 4/77.
133
