Устройство для измерения углов с коррекцией влияния рефракции

Устройство для измерения углов с коррекцией влияния рефракции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в геофизике, оптике атмосферы, геодезии и метрологии длин при проведении угловых измерений . Устройство для измерения углов . с коррекцией влияния рефракции содержит угломерньй инструмент, кинематически связанные с ним источник света, оптическую систему для создания вторичных когерентных световых пучков, приемное оптическое устройство, содержащее фотоприемник и узкополосный усилитель. Устройство содержит также последовательно соединенные пьезокерамический преобразователь, генератор звуковой частоты, синхронный детектор, измерительный прибор, источник постоянного напряжения, соединенный с пьезокерамическим преобразователем, и второй фотоприемник , соединенный с синхронным детектором. Оптическая система для создания вторичных когерентных световых пучков вьтолнена в виде светоделительной призмы с полупрозрачными типотенузной и боковой гранями, гипотенузная грань которой установлена в точке пересечения оптических осей источника света и второго фотоприемника и образует с ними углы в 45 , и отражающей призмы с отражающей гипотенузной и полупрозрачной боковыми гранями, закрепленной гипотенузной гранью на пьезокерамическом преобразователе так чтобы гипотенузные грани призм бьши параллельны . Источник света и второй фотоприемник оптически связаны через гипотенузную грань светоделительной призмы и полупрозрачные боковые грани обеих призм. 1 ил. § (П

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

gg)SUgp (51)4 G 01 N 21/45

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<" Л 6.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ьССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3721679/24-25 (22) 05 .04.84 (46) 23.02.86. Бюл. ¹ 7 (71) Владимирский политехнический институт (72) А.С.Медовиков, В.B.Âèíîãðàäoâ, M.Т.Прилепин и P.M.Íèãàìàòüÿíîâ (53) 535.24 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 531070, кл. G О1 N 21/45, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 428206, кл. G 01 и 21/45, 1974. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ

С КОРРЕКЦИЕЙ ВЛИЯНИЯ РЕФРАКЦИИ (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в геофизике, оптике атмосферы, геодезии и метрологии длин при проведении угловых измерений. Устройство для измерения углов с коррекцией влияния рефракции содержит угломерный инструмент, кинематически связанные с ним источник света, оптическую систему для создания вторичных когерентных световых пучков, приемное оптическое устройство, содержащее фотоприемник и узкополосный усилитель, Устройство содержит также последовательно соединенные пьезокерамический преобразователь, генератор звуковой частоты, синхронный детектор, измерительный прибор, источник постоянного напряжения, соединенный с пьезокерамическим преобразователем, и второй фотоприемник, соединенный с синхронным . детектором. Оптическая система для создания вторичных когерентных световых пучков выполнена в виде светоделительной призмы с полупрозрачными гипотенузной и боковой гранями, гипотенузная грань которой установлена в точке пересечения оптических осей источника света и второго фотоприемника и образует с ними углы в 45, и отражающей призмы с отражающей гипотенуэной и полупрозрачной боковыми гранями, закрепленной гипотенуэной гранью на пьезокерамическом преобразователе так„ чтобы гипотенуэные грани призм были параллельны. Источник света и второй фотоприемник оптически. связаны через гипотенузную грань светоделительной призмы и полупрозрачные боковые грани обеих призм. 1 ип.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в геофизике, оптике атмосферы, геодезии и метрологии длин при проведении угловых измерений.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений, по дальности путем повышения точности коррекции влияния рефракции °

На чертеже изображена оптическая схема устройства., Устройство содержит источник 1 света, оптическую систему для формирования вторичных когерентных лу"- чей, содержащую светоделительную призму 2 и отражающую призму 3, пьезокерамический преобразователь 4, источник 5 постоянного напряжения, генератор 6 звуковой частоты, фотоприемник 7, синхронный детектор 8, измерительный прибор 9, приемное оптическое устройство, содержащее фотоприемник 10, узкополосный усилитель ll, регистрирующий прибор 12.

Устройство работает следующим образом.

Излучение источника 1 света делится полупрозрачной гранью призмы 2 на два пучка. Один из них проходит через прозрачную грань призмы 2 в направлении приемного оптического устройства. При этом небольшая часть излучения отражается от прозрачной грани призмы 2 и направляется полупрозрачной гранью призмы 2 на фотоприемник 7. Второй пучок излучения падает на призму 3, частично отражается прозрачной гранью в обратном направлении, а остальная часть пучка направляется отражающей гранью призмы 3 в направлении приемного оптического устройства. Отраженная от прозрачной грани призмы 3 небольшая часть пучка падает на фотоприемник 7. Таким образом, на фотоприемниках 7 и 10 образуются интерференционные картины.

Причем на фотоприемнике 10 в оптическую разность хода входит влияние атмосферы, а на фотоприемнике

7 только инструментальная разность хода. При включении генератора 6 звуковой частоты преобразователь 4 приводит призму 3 в колебательное перемещение в плоскости лучей, а разность хода интерферирующих лучей приобретает переменную состав133М з ляющую. Синхронный детектор 8 и узкополосный усилитель 1! выделяют фототоки на частоте генератора звуковой частОты. Величины этих фОтотОкОВ измеряют приборами 9 и 12. Так как эти фототоки содержат информацию об инструментальной и атмосферной разностях хода интерферирующих лучей, то измерив их можно получить искомый

10 угол рефракции. Действительно, при неподвижной призме 3, т.е. при отключенном генераторе 6, для разностей хода 3, и З,интерферирующих лучей соответственно на фото1> приемниках 7 и 10 имеем

3,= 2(b,-а,)n- 2 ап,; (l)

Ez=(b,-а,Дп а,п,iI — "Ь,(t- 1 к- .Ь2) с

=(Ъ -а)nba,n +4 Г где в — расстояние между скошенс ными гранями призм 2 и 3 (база интерферометра ;

П вЂ” показатель преломления воз."

25 духа между призмами; и, — показатель преломления стекла призм; а, и а — геометрические пути лучей в призме 3, проходящие до и

ЗО после отражения от скошенной грани; — расстояние между оптической системой и фотоприемником 10;

à — угол рефракции.

При включении генератора 6 преобразо-, ватель 4 приводит призму 3 в колебательное движение с амплитудой

b cos g.t Соответственно этому изменяется и разность хода

, =2(b,-а,1п 2bn cos s2(-2а,п,; (3)

3,= (,-а,1п Ь псо5 й1 а,n,i $,n g„co5 II) (4)

Подставляя {3) и (4) в интерференционную формулу вида

Х = Х с СО5 (2 1 P f h) (5I где I — интенсивность света, с использованием формул

co5(У, со5ъ1 = Jî(g)-23, (е) соэ 2 х, (6)

Б1п («o5х ° 23 (z) 5;и i+ ) °

1 17

55 для интенсивностей с частотой Я

З, (52Я (А 3, (2 Ъ и) ,;(д,) в,,(ъ.">,)jan!

2!3395 (8) (9) где 3 (Е) — функция Бесселя первого рода порядка

Этим интенсивностям пропорциональны фототоки, амплитуды которых имеют вид

По измерениям <, получают Ъ„ «, а по измерениям < — Ь(п+ 1 ) . Сначала, изменяя 6, получают максимальное значение фототока 1 « = 3, тогда

«< ах îi < m«x

< n«xx

3, (2Ъ„ь)

«< ах т.е. выполняют градуировку прибора.

Затем при медленном изменении Ь» путем увеличения напряжения генератора 6 устанавливают необходимую величину Ъ и определяют величину

2 Ъ ппо таблицам функции Бесселя.

Аналогичные действия производят для другой интерференции и определяют величину 3=Ь(««-). Угол рефракции находят по формуле Г= 3/Ъ -!1.

Источник 5 постоянного напряжения служит для выведения разности хода интерферирующих лучей в зону максимальной чувствительности.

Формула изобретения

Устройство для измерения углов с коррекцией влияния рефракции, содержащее угломерный инструмент и кинематически связанные с ним источник света и оптическую систему для создания вторичных когерентных световьм пучков, а также приемное оптическое устройство, 5

40 содержщаее фотоприемник, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений по дальности путем повышения точности коррекции влияния рефракции, в него введены последовательно соединенные пьеэокерамический преобразователь, генератор звуковой частоты, синхронный детектор и измерительный прибор, а также источник постоянного напряжения, соединенный с пьезокерамическим преобразователем, и дополнительный фотоприемник, соединенный синхронным детектором, оптическая система для создания вторичных когерентных световых пучков выполнена в виде светоделительной призмы с полупрозрачными гипотенузной и боковой гранями, гипотенузная грань которой установлена в точке пересечения оптических осей источника света и дополнительного фотоприемника и образует с ними углы в 45 и о отражающей призмы с отражающей гипотенузной и полупрозрачной боковой гранями, закрепленной гипотенузной и полупрозрачной боковой гранями, закрепленной гипотенузной гранью на пьезокерамическом преобразователе так, чтобы гипотенузные грани призм были параллельны, причем источник света и дополнительный фотоприемник оптически связаны через гипотенузную грань светоделительной призмы и полупрозрачные боковые грани обеих призм, а в приемное оптическое устройство дополнительно введен соединенный с фотоприемником узкополосный усилитель, выход которого соединен с измерительным прибором.

1213395 лу

Составитель Г. Коломейцев

Редактор P,Цицика Техред 3.Палий Корректор С,Черни

Заказ 777/54 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

1Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4