Устройство для задания направления

Устройство для задания направления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в качестве нивелира, зенита, лота и их комбинаций. Сущность изобретения: устройство содержит лазер 1, объектив 3 и окуляр 2, преломляющий оптический элемент 6, три кюветы с жидкостями 4 и 5, причем вторая кювета расположена между объективом и первой кюветой, а уровни жидкости в кюветах рассчитываются q учетом коэф-та преломления жидкости п, коэф-та преломления материала п1, расстояниями между доньями кювет. 1 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 С 15/00 с.. ц з „JF g Я

ИЗОБРЕТЕНИЯ"":--. -:-": чаи

- ею (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ

К ПАТЕНТУ (21) 4905461/10 (22) 17,10,90 (46) 15.04.93. Бюл. М 14 (71) Межотраслевой научно-технический центр "Синтез" (72) С,H.Ïàâëîâ и В,А.Сафонов (73) С.Н,Павлов и В.А.Сафонов (56) Авторское свидетельство СССР

М 935705, кл. G 01 С 15/12, 1980.

Авторское свидетельство СССР

% 1760322, кл, G 01 С 15/12, 1990, где (1 = 2 а(п — 1) — +—

h1 (11 п п1

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и предназначено для использования в качестве нивелира, зенита, лота и их комбинациях, особенно эффективно при резких перепадах температур порядка 10 С, Цель изобретения — повышение точности задания направления, за счет умень,шения температурных воздействий, а также — уменьшение габаритов устройства, Сопоставительный анализ предлагаемого лазерного прибора с прототипом, позво лил определить новые признаки, которые заключаются в том, что вторая кювета расположена между объективом и первой кюветой; — уровни жидкости кювет рассчитыва-, ются из соотношения: п2 и (3f — — — -h1 Н2п — an — Т) и 1 — 2 Н1 + 2l1 + а(п — 1) — )

ä2

П1

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

„„ЯЦ„„1809918 АЗ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ НАПРАВЛЕНИЯЯ (57) Использование: в качестве нивелира, зенита, лота и их комбинаций. Сущность изобретения: устройство содержит лазер 1, объектив 3 и окуляр 2, преломляющий оптический элемент 6, три кюветы с жидкостями

4 и 5, причем вторая кювета расположена между объективом и первой кюветой, ауровни жидкости в кюветах рассчитываются с учетом коэф-та преломления жидкости и, коэф-та преломления материала п1, расстояниями между доньями кювет. 1 ил, Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематически изображен общий вид устройства для задания направления.

Устройство содержит: лазер 1, коллимирующую систему, состоящую из окуляра 2 с объективом 3, и жидкостной компенсатор, состоящий из первой и второй кювет 4, которые расположены между окуляром 2 и объективом 3. Кювета 5 расположена между объективом 3 и преломляющим элементом 6, Устройство для задания направления действует как нивелир и отвес, при помощи горизонтального 7, и вертикального 8 лучей, В качестве преломляющего элемента 6 может послужить, например, пентапризма с клином, Устройство работает следующим образом.

При наклоне вертикальной оси устрой- ства в каком-либо направлении на малый угол а порядка 5, лазерный луч, проходя1809918 щий через первую и вторую кюветы 4 с жидкостью, и через объектив 3 коллимирующей,. системы, будет отклонен в обратную сторону, а объектив 3 частично отклонит его в противоположную сторону, затем жидкостный клин кюветы 5 отклонит луч.в обратную сторону от направления наклона, т.е. произойдет компенсация, Суммарное отклонение луча будет равно величине угла наклона прибора в том случае, когда правильно отрегулирована высота h2, которая определяется из упомянутого соотношения:

>2 — "-„— —, 3 и, h1 Hz

-2 H 1 + 211 + Q(A — 1) — )

42 п1

Преломляющий элемент 6 изменит на- 20 правление отклонения луча, т,е. произойдет компенсация наклона, поэтому лазерный луч автоматически стабилизируется в направлении горизонтальной 7, либо вертикальной 8 линии, 25

При точных измерениях и перепаде температур порядка 10 С (при работе в помещении и на улице) возникает необходимость регулировки коэффициента компенсации путем изменения толщины слоя жидкости в 30 первой кювете 4 компенсатора, С изменением температуры меняется коэффициент преломления жидкости, что прямо влияет на величину углов компенсации при наклонах устройства, поэтому при точных измерени- 35 ях в широком интервале температур, в устройстве предусмотрена регулировка величины углов компенсации путем изменения высоты h2 уровня жидкости в первой кювете 4 путем добавления или удаления части жидкости (например, с помощью медицинского шприца), Слои жидкости и дно в первой и второй .кюветах 4 работают в-сходящемся ходе лу чей, Это нарушает гомоцентричность лучей. 45

Чем дальше от центра находятся лучи, тем больше они прижимаются к центру после прохождения через кюветы 4. Это приводит к расфокусировке периферийных лучей, прошедших через объектив 3, но этот обьек- 50 тив сам обладает повышенными сферическими аберрациями, что в результате приводит к улучшению контрастности кольцевой структуры лазерного луча в ближней зоне за счет приближения периферийных 55 лучей к центру, Наклоны устройства приводят к изменению фокусировки в параксиальной области, что практически не влияет на точность и изменение направления луча, Предлагаемое устройство имеет меньшие габариты по сравнению с прототипом, т.к. за обьективом находится только одна кювета с жидкостью.

Необходимость выноса одной кюветы 5 за объектив 3 обусловлена воэможностью использования кремнийорганических жидкостей, имеющих коэффициент преломления порядка 1,4, Использование этих жидкостей черезвычайно важно, т.к, при изменении температуры среды от -50 С, до о

+70 С, кинематическая вязкость лучших минеральных масел изменяется в 400 раз, тогда как вязкость полидиметилсилоксановых жидкостей, отличающихся наиболее пологой кривой, зависит от температуры лишь в

30 раз. Это повышает точность за счет уменьшения температурных воздействий, П р и M е р. Устройство было использовано в качестве нивелира при установке сложного технологического оборудования на

Волжском трубном заводе, и показало стабильность задания направления порядка 2", при температурах от — 10 С до+35 С. Диа- пазон наклонов прибора при этом составлял 3 — 5, Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства заключаются в повышении точности определения направления лазерного луча и уменьшении габаритов устройства, Формула изобретения

Устройство для задания направления, содержащее лазер, коллимирующую систему с объективом и окуляром, преломляющий оптический элемент, жидкостный компенсатор с тремя кюветами, частично заполненными жидкостью, первая из которых расположена между окуляром и объективом, а вторая между объективом и преломляющим элементом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, вторая кювета расположена между объективом и первой кюветой, причем уровни жидкости первой и второй кювет рассчитываются из соотношения

3f—

h1 — Нг— п — 1 и2=

-2Н + 211+ а(п — 1) — ), и< где h> —. высота слоя жидкости во второй кювете; и2 — высота слоя жидкости в первой кювете;

f — фокусное расстояние объектива;

180991Я и — коэффициент преломления жидкости;

Н < — высота между дном второй кюветы и главной плоскостью объектива;

Hz — расстояние между доньями первой 5 и второй кювет;

a — - угол наклона устройства от вертикальной оси;

dg — толщина дна первой кюветы; и — коэффициент преломления материала дна кюветы;

l — коэффициент, определяемый из со отношения где di — толщина дна второй кюветы, Составитель С, Павлов

Техред М.Моргентал Корректор А, Мотыль

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 1300 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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