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El distancimetro

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Particularidades de laevaluacin de la distancia

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Casi todos los

distancimetros funcionanpor el mtodo decomparacin de fase,consiste en la salida deuna onda portadoradesde un foco emisor que

trasreflejarse en el prismaregresa al origen. Laportadora es tratada conuna ondamoduladora, recorriendoel doble de la distanciaque se pretende evaluar.

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La onda moduladora es la autntica ondaque ejecuta la medicin. La forma de

enviar esta onda moduladora de lamedicin es modulando la portadora. Lossistemas de modulacin utilizadosusualmente son: en frecuencia, en

amplitud, pulsante y por fase.

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La modulacin en frecuencia, empleada en losinstrumentos de microondas, consiste en que la

frecuencia de la portadora es proporcional a laonda moduladora.La modulacin en amplitud, utilizada muyfrecuentemente en los distancimetros usuales,

consiste en que la amplitud de la portadora esproporcional a la onda moduladora.La modulacin por pulsacin, consiste en que laamplitud de la portadora es proporcional a laonda moduladora.La modulacin de fase, se utiliza en los aparatostipo lser de altsima precisin (distancimetrossubmilimtricos de microondas).

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La modulacin en amplitud, utilizada muyfrecuentemente en dos distancimetros,

consiste en hacer proporcionales laamplitud de la portadora y la ondamoduladora.

Considerando un sistema referencial, lasondas tienen un movimiento oscilatorio

definido por la ecuacin:

x = a sen (wt +jo )

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Siendo:

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FUNCIONALIDAD DE LA

MEDICIN ELECTRNICA DEDISTANCIAS

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Precisiones

Las fuentes de error que tienen influenciaen la distanciometra electrnica se

dividen en dos grupos:

Errores proporcionales a la distancia:ndice de refraccin y frecuencia de

modulacin.

Errores no proporcionales a la distancia:constante del equipo y error

cclico.

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A) Errores proporcionales a ladistanciaa) ndice de refraccin:Un distancimetro mide el tiempo de trnsito que invierte laportadora (adecuadamente modulada) en recorrer ladistancia dos veces (ida y vuelta). La velocidad depropagacin es una variable que depende de la longitud de

onda A, de la portadora y de las caractersticas depropagacin del medio (la atmsfera).La cuantificacin para una concreta, en funcin de c(velocidad de la luz en el vaco), se realiza mediante elndice de refraccin n que es la relacin entre la velocidadde propagacin de la radiacin electromagntica en el vaco

c y la velocidad Cm

de la onda portadora que usa eldistancimetro en el medio y momento de la observacin.

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El fabricante de un instrumento elige una ciertaatmsfera tipo. En ella, la lectura ofrecidacoincide exactamente con la distancia medida. Alrelacionar el ndice de refraccin residente nrcon el ndice de refraccin local del medio n seobtiene el factor corrector por velocidad que hayque aplicar:

El ndice de refraccin real se ajusta en funcinde los parmetros meteorolgicos: temperatura ypresin. Los distancimetros tienen mecanismospropios para realizar el ajuste y, por lo tanto,verificar la correccin.

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b) Frecuencia de modulacin:Si la frecuencia de modulacin vara, las longitudes de onda

experimentarn cambio, motivando lecturas sujetas a undeterminado error.Conceptualmente, el problema es evidente: si la frecuencia demodulacin aumenta, las longitudes de onda disminuirn y cabrnms en una distancia dada, lo que motivar lecturas mayores dela real y, por lo tanto, habr que aplicar un factor de correccin.

La medida de la frecuencia slo ser posible si el instrumento hasido provisto por el fabricante de la adecuada toma externa. Eninstrumentos normales no se suele disponer de ella porque sesupone que el usuario no tiene acceso ni capacitacin para hacerl mismo la medida de la frecuencia de modulacin y llevaperidicamente el instrumento al servicio tcnico de la marca para

su mantenimiento y calibracin.Para la medida de la frecuencia de modulacin es precisodisponer de un frecuencmetro, contrastado y de superior rango aldel oscilador del instrumento o preferiblemente de un osciladoratmico (reloj atmico) y un contador.

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B) Errores no proporcionales ala distanciaa)Error cclico:El error cclico o de linealidad es el que serepite en la distancia, en cada mdulo

de semilongitud de onda moduladora.Este error suele oscilar entre valores de 3 o4 mm., carece de significacin en losdistancimetros normales, considerando la

precisin que stos obtienen, por loque los fabricantes ni siquiera suelen facilitarsu grfica.

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b) Constante de equipo:La constante de equipo es inherente a la propiainstrumentacin que se utilice. Definida como la

diferencia entre la distancia real a evaluar y la distanciaque separa los centros del equipo, viene a ser la sumade las incertidumbres propias en la salida del tren deondas del instrumento y en la reflexin de las mismasen el prisma.Los distancimetros tienen la particularidad delcrecimiento lento del error absoluto en la medicin de ladistancia, pero arranca de un valor de importancia,entre 5 mm. y 10 mm.La prctica profesional aconseja utilizar para losdistancimetros usuales expresiones del tipo, para

estar del lado de la seguridad.Error absoluto en la distancia = 1 cm. + 0,5 cm./km.Esta relacin, aplicada a una distancia de 2.000 m.,obtendra un error absoluto de 2 cm.

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No obstante, hay que anotar dos aspectosimportantes:

- El remanente constante permanece inalteradoen la distanciometra usual,impidiendo precisiones que hasta hoy tan soloconsiguen las medicionesmediante soporte angular.- La precisin en la distancia suele ser menorque lo considerado con las relaciones anteriores,ya que el error de direccin influye de formadistorsionante y llamativa.

En la actualidad han aparecido distancimetrosespeciales con precisiones submilimtricas conrelacin fundamental del orden: 0,2 mm. + 0,2mm./km.

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Precauciones en la utilizacinde los distancimetros

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Al evaluar la distancia, el distancimetro mide eltiempo que tarda el tren de ondas en recorrer el

tramo entre el emisor y el receptor. Para elloutilizan un ndice de refraccin de referencia,instalado en la fabricacin del instrumento nr taly como se coment en el apartado anterior. De

esta forma:

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Al considerar nr se est suponiendo que lasobservaciones se ejecutan en una atmsferaestndar, muy diferente a las existentes en la

realidad. El ndice de refraccin del medio esfuncin del lugar y del estado atmosfrico.Existen dos aspectos bsicos que obligan arealizar la correccin meteorolgica antes deevaluar una distancia con el distancimetro:

A.- Correccin por velocidad de propagacinB.- Correccin por direccin de propagacinEl primero se corrige introduciendo en elinstrumento, previamente a la medicin, el valor

obtenido, usualmente expresado en ppm (partespor milln), en un baco en el que se entra condatos de temperatura y presin atmosfrica.

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Correccin meteorolgica

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La segunda consideracin (el tren de ondasexperimenta un cambio en la direccin),

aunque despreciable, ser analizadaposteriormente, de igual forma que seestudiarn los dos problemas msimportantes que la medicin electrnica dedistancias, por su peculiaridad de medir

distancias largas, tienen: la reduccin y laproyeccin. La distancia geomtricaobtenida, corregida por factoresmeteorolgicos (D) se pasa a D1 yposteriormente al elipsoide y geoide (D2).Finalmente se transforma segn el sistemacartogrfico que se utilice.

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En ocasiones, al medir una distancia deunos dos kilmetros con un distancimetro

no ajustado a las condiciones realespuede tener un desfase, rompiendo porcompleto la buena precisin queproporcionan este tipo de instrumentos.

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Ventajas adicionales

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La gran ventaja adicional, al igual que en la captacinde ngulos con teodolito electrnico, es su expresin

digital. Ambos instrumentos (teodolito electrnico ydistancimetro) han revolucionado los trabajostopogrficos y geodsicos, haciendo aparecer laestacin topogrfica.La estacin topogrfica, tambin denominada

taqumetro electrnico, aglutina la medicin dengulos y distancias por medios electrnicos y realizatareas computacionales utilizando un microprocesadorque lleva integrado (evaluacin de la distanciareducida, clculo de las coordenadas, determinacin

de los desniveles, etc.). El instrumento puede sercapaz de almacenar datos, tanto en una unidad dememoria interna como en un registrador exteriorfcilmente acoplable.

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Tradicionalmente, el topgrafo haregistrado los datos de las observaciones

en una libreta de campo de forma manual,transcribiendo y calculando en gabinetelos datos captados. En la actualidad seutilizan registradores de datos (libretas o

tarjetas electrnicas) que almacenan noslo las observaciones numricas(distancias, ngulos, etc.), sino tambin,

por medio de una codificacinalfanumrica, acotaciones de cualquiertipo y condicin.

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A todas estas ventajas hay que aadir laamplia variedad de modelos existentes en

la actualidad, dotados de versatilidad,robustez y fiabilidad, que han hecho

posible calificar a la estacin topogrficade imprescindible en los trabajostopogrficos y geodsicos.