Пристрій для задання вертикального напрямку

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и предназначено для использования в устройствах для задания вертикального направления с помощью волоконно-оптического отвеса при проведении геодезических работ в ша хта х, туннелях, монтаже технологического оборудования, а также дистанционном контроле вертикальности элементов сооружений в процессе их эксплуатации. Известно устройство для выверки вертикальности строительных элементов, содержащее полый корпус с упорами на поверхностях базирования, в котором размещен отвес и визирный узел. Для повышения удобства эксплуатации, визирный узел выполнен в виде распределенных по всей длине одной из сторон корпуса прорезей с треугольными концевыми участками, вершины которых расположены по прямой линии, параллельной плоскости упоров [Авт.св. № 1136016, G 01 С 15/10, 1985]. Недостатками этого устройства являются: а) непригодность для высокоточных измерений из-за субъективности визуальной оценки вертикальности и ограничения точности качеством изготовления треугольной вершины прорези визирного узла и нити отвеса; б) отсутствие возможности дистанционного контроля вертикальности. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для задания вертикального направления, содержащее полый корпус, в котором размещены отвес и визир, соосные вертикальной оси корпуса. Нитяной отвес размещается в закрытой камере, выполненной в виде прозрачной трубки. Трубка может быть заполнена тормозной жидкостью. На конце отвеса имеется острие, которое в момент, когда трубка находится в вертикальном положении, совпадает с контрольным острием (визиром), установленном внутри трубки. Трубка крепится в корпусе большой длины прямоугольного или квадратного сечения, имеющем окна, обеспечивающим возможность фиксировать с различных сторон совпадение ориентиров [Патент Франции № 2104104, кл. G 01 С 15/10, 1972]. Это устройство позволяет осуществить вертикальное проектирование, но отсутствует возможность: а) высокоточного контроля углового наклона оси устройства относительно отвесной линии при нарушении вертикальности элементов сооружений в процессе их эксплуатации; б) дистанционного сьема информации. В основу изобретения поставлена задача создания устройства для задания вертикального направления, позволяющего повысить точность, дистанционно контролировать вертикальность и измерять угловое отклонение от нее за счет применения волоконных световодов. Поставленная задача решается тем, что известное устройство, содержащее полый корпус, в котором размещены отвес и визир, соосные вертикальной оси корпуса, снабжено оптическим тестером (измерителем световой мощности), при этом нить отвеса и визир выполнены в виде кварцевых градиентных волоконных световодов, которые первыми торцами, размещенными внутри корпуса, обращены друг к другу с зазором, не превышающим диаметр световедущей жилы световодов, а вторыми торцами, размещенными снаружи корпуса, подключены к светоизлучающему диоду и фотоприемнику упомянутого оптического тестера. Кроме того, визир снабжен дополнительными кварцевыми градиентными волоконными световодами, регулярно уложенными вокруг световода, соосного вертикальной оси корпуса, с образованием жгута и расположением их первых торцов на первом торце жгута с установленными координатами относительно первого торца световода, соосного верти-кальной оси корпуса, переключателем оптических каналов и соединителем, при этом второй торец световода нити отвеса подключен к светоизлучающему диоду, а второй торец жгута подключен к фотоприемнику оптического тестера, посредством упомянутых переключателя оптических каналов и соединителя. На фиг.1 представлена схема устройства для задания вертикального направления, общий вид; на фиг.2 график зависимости световой мощности Р, прошедшей через зазор между световодами от угла отклонения Q на фиг.3 - примерная структура торца светоприемного жгута, связанного с координатной плоскостью (х, у). Устройство для задания вертикального направления состоит из оптического отвеса, представляющего из себя кварцевый градиентный волоконный световод 1 с грузиком 2, и визира 3, выполненного в виде кварцевого градиентного волоконного световода. Световоды, размещенные внутри корпуса 4, соосны его вертикальной оси, а торцами обращены друг к другу с зазором, не превышающим диаметра световедущей жилы световодов. Вторые торцы световодов, размещенные снаружи корпуса, подключены к светоизлучающему диоду 5 и фотоприемнику 6 оптического тестера 7. При использовании устройства не только для задания вертикального направления и измерения углового наклона оптической оси корпуса относительно отвесной линии (фиг.2), а и для определения координат отклонения визир снабжается дополнительными кварцевыми градиентными волоконными световодами 8, регулярно уложенными вокруг световода 3 (фиг.3) с образованием жгута и расположением их первых торцов на торце жгута с установленными координатами относительно вертикальной оси корпуса. При этом второй торец жгута подключается для опроса к фотоприемнику оптического тестера посредством переключателя оптических каналов 9 и соединителя 10. Для контроля стабильности световой мощности, вводимой в световод 1 нити отвеса, часть светового потока Ропорн (мощность света опорного сигнала) посредством ответвителя 11 по световоду 12 заводится на фотоприемник оптического тестера. При необходимости для снижения чувствительности устройства к микровибрациям герметичная полость корпуса 4 заполняется демпферной оптически прозрачной жидкостью 13 или для исключения паразитного свечения воздуха при радиационном облучении - вакуумируется. Сборка устройства производится в следующем порядке: 1) по оси посадочного отверстия в нижней части корпуса 4 герметично крепится световод 3; 2) корпус 4 выставляется в вертикальное положение; 3) вторые торцы световодов 1 и 3 подключаются к светоизлучающему диоду и фотоприемнику оптического тестера; 4) перемещением волоконно-оптического отвеса d горизонтальной плоскости по максимуму световой мощности, прошедшей через зазор (см.фиг.2), све товод 1 выставляется соосно световоду 3 визира и герметично крепится в верхнем фланце корпуса 4. Сборка устройства, задающего не только вертикальное направление, но и измеряющего координаты отклонения оптической оси корпуса относительно отвесной линии производится в следующем порядке: 1) в посадочном отверстии нижней части по вертикальной оси корпуса 4 герметично крепится жгут, содержащий визирный световод 3 и дополнительные световоды 8; 2) корпус 4 выставляется в вертикальное положение; 3) второй торец световода 1 нити отвеса подключается к светоизлучающему диоду, а второй торец жгута со световодом опорного канала 12 подключается к фотоприемнику б оптического тестера 7 посредством переключателя оптических каналов 9 и соединителя 10; 4) перемещением оптического отвеса в горизонтальной плоскости по максимуму световой мощности, прошедшей через зазор между первым торцом световода 1 и первым торцом жгута, устанавливаются координаты осей всех периферийных световодов 8 жгута относительно оси визира 3 и заносятся в паспорт устройства с маркировкой вторых концов световодов жгута; 5) световод 1 волоконно-оптического отвеса выставляется по максимуму световой мощности соосно визирному световоду 3 и герметично крепится в верхнем фланце корпуса 4. Процесс задания вертикального направления при применении устройства заключается в следующем: соответствующим наклоном монтируемого объекта с установленным на нем измерительным устройством добиваются соосности световодов 1 и 3 по максимуму мощности света, прошедшего зазор, регистрируемого оптическим тестером 7. Угол отклонения от вертикали определяется по калибровочной кривой, типа указанной на фиг.2, используя данные измерений световой мощности по световоду 3 и 12, а плановые координаты отклонения (х, у) - с привлечением данных измерений распределения мощности света, излученного световодом 1 волоконно-оптического отвеса, между световодами жгута и нахождения, таким образом, геометрического центра 14 светового пятна 15 на торце жгута, соотве тствующего проекции отвесной линии на координатную плоскость (х, у) (см.фиг.3). Предлагаемое решение позволит более точно фиксировать вертикаль, определять угол и координаты углового отклонения от вертикали с возможностью дистанционного контроля при минимальном влиянии внешних факторов.