Спосіб визначення вертикальної рефракції

Спосіб визначення вертикальної рефракції, який полягає в тому, що в одній з контрольованих точок встановлюють лазерний випромінювач, а у другій ВІДЛІКОВИЙ датчик з рухомим світлочутливим елементом, встановлюють напівпрозорий СВІТЛОДІЛИЛЬНИЙ елемент на виході променя з випромінювача, направляють відбиту Винахід відноситься до геодезичних вимірів, а конкретно, до визначення вертикальної рефракції у турбулентній атмосфері Відомий спосіб визначення аномальної вертикальної рефракції, як відхилень світлової кривої від прямої лінії, заключається утому, що в одній з контрольованих точок встановлюють лазерний випромінювач, а у другій - ВІДЛІКОВИЙ датчик з рухомим світлочутливим елементом, встановлюють напівпрозорий СВІТЛОДІЛИЛЬНИЙ елемент на виході променя з випромінювача, направляють відбиту частину променя на опорний датчик з нерухомим світлочутливим елементом, встановлюють нулі відліку датчиків при прямолінійному розповсюджені променя від СВІТЛОДІЛИЛЬНОГО елемента до ВІДЛІ КОВОГО датчика і вимірюють аномальну вертикальну рефракцію (див А С СССР №896399 кп GO1B11/243a1982p) Зміна нормальної рефракції, а, як наслідок її дії, зміна положення енергетичного центра лазерного випромінювання у вертикальній площині дуже повільна, як правило, не відчутна для ока Прояв аномальної рефракції у турбулентній атмосфері виглядає як видимі для ока, доволі швидкі коливання лазерної плями у вертикальній площині Згаданий спосіб не забезпечує необхідної точності вимірів у зв'язку з неможливістю визначення аномальної та нормальної складових вертикальної рефракції у термічно турбулентній атмосфері при частину променя на опорний датчик з нерухомим світлочутливим елементом, встановлюють нулі відліку датчиків при прямолінійному розповсюдженні променя від СВІТЛОДІЛИЛЬНОГО елемента до ВІДЛІКОВОГО датчика і вимірюють аномальну вертикальну рефракцію, який відрізняється тим, що попередньо встановлюють на виході променя з СВІТЛОДІЛИЛЬНОГО елемента електрооптичний де флектор, вирівнюють ним коливання променя, зафіксовані рухомим світлочутливим елементом ВІДЛІКОВОГО датчика, а величину вертикальної рефракції визначають як різницю показів ВІДЛІКОВОГО та опорного датчиків одночасній їх дм Вертикальну рефракцію у термічно турбулентній атмосфері визначають за залежністю 5 5 5 сер = н - а н , (1) або 5 Н = 0 , 1 9 8 - ^ Ц 5 a H=8,132- P -Ly a H (2) У залежності (1) 5Н - нормальна рефракція, причому 5 н — 0,198 аномальна рефракція, Р - тиск у гПа, Т - абсолютна температура, L - віддаль від випромінювача до контрольованої точки, у ан - аномальний еквівалентний градієнт температури Аномальна рефракція виникає у турбулентній атмосфері у зв'язку з хаотичними переміщеннями елементарних частинок повітря Видиме коливання світлового або лазерного променя зумовлене зміною показника заломлення повітря через миттєві зміни температури Тому слід лазерного випромінювання у вигляді плями переміщується, тобто, коливається у вертикальній площині Через те, що вертикальна 5 сер і нормальна 5Н рефракції не визначені, відомий спосіб не дозволяє врахувати їх вплив на точність вимірів, наприклад, при контролі прямолінійності Внаслідок цьо 00 (О о> (О 46968 го суттєво погіршується точність високоточних лазерних геодезичних вимірів, оскільки величини контрольованих відхилень від прямолінійності є співрозмірні, з відхиленням променя внаслідок дії вертикальної рефракції В основу винаходу поставлене завдання вдосконалити відомий спосіб визначення вертикальної рефракції, в якому встановлення електрооптичного дефлектора на виході променя з СВІТЛОДІЛИЛЬного елемента забезпечує визначення величини вертикальної рефракції і дає можливість підвищити точність геодезичного контролю прямолінійності Поставлене завдання вирішують тим, що у способі визначення вертикальної рефракції, який заключається утому, що в одній з контрольованих точок встановлюють лазерний випромінювач, а у другій ВІДЛІКОВИЙ датчик з рухомим світлочутливим елементом, встановлюють напівпрозорий світлоділильний елемент на виході променя з випромінювача, направляють відбиту частину променя на опорний датчик з нерухомим світлочутливим елементом, встановлюють нулі відліку датчиків при прямолінійному розповсюдженні променя від світлоділильного елемента до ВІДЛІКОВОГО датчика і вимірюють аномальну вертикальну рефракцію, згідно з винаходом, попередньо встановлюють на виході променя з СВІТЛОДІЛИЛЬНОГО елемента електрооптичний дефлектор, вимірюють коливання променя, зафіксовані рухомим світлочутливим елементом ВІДЛІКОВОГО датчика, а величину вертикальної рефракції визначають як різницю показів ВІДЛІКОВОГО та опорного датчиків Попереднє встановлення електрооптичного дефлектора на виході променя з СВІТЛОДІЛИЛЬНОГО елемента і вирівнювання коливань променя дозволяють визначити безпосередньо вертикальну рефракцію Оскільки величина рефракції стає відомою, є можливість ввести поправку у результати вимірів, наприклад при геодезичному контролі прямолінійності, тобто одночасна дія нормальної та аномальної вертикальної рефракції не позначається на точності вимірів Лазерний промінь, що потрапляє на ВІДЛІКОВИЙ датчик, рухається у вертикальній площині внаслідок дії аномальної вертикальної рефракції Рухомий світлочутливий елемент датчика переміщається згідно руху променя Амплітуді та частоті руху променя відповідають переміщення світлочутливого елемента, характер яких транслюється на електрооптичний дефлектор Вони відтворюються у протифазні у електрооптичному дефлекторі Електрооптичний дефлектор керує променем, корегує і вирівнює коливання, що виникли внаслідок турбулентності атмосфери, тобто, знешкоджує и дію В результаті промінь, що потрапить на ВІДЛІКОВИЙ датчик, не буде коливатись Про стабільне зміщення променя відносно нуля ВІДЛІКОВОГО датчика (нуль його встановлено одночасно з нулем опорного датчика в періоди прямолінійного розповсюдження променя від СВІТЛОДІЛИЛЬНОГО елемента до ВІДЛІКОВОГО датчика) буде свідчити різниця показів ВІДЛІКОВОГО та опорного датчиків зафіксована, наприклад, блоком порівняння Таким чином величина вертикальної рефракції стає відомою Вона вволиться як поправка у ре зультати вимірів, точність яких підвищується На фіг приведена схема визначення вертикальної рефракції 1 - лазерний випромінювач, 2 СВІТЛОДІЛИЛЬНИЙ елемент, 3 - опорний датчик, 4 електрооптичний дефлектор, 5 - ВІДЛІКОВИЙ датчик, 6 - система переміщення світлочутливого елемента ВІДЛІКОВОГО датчика, 7 - зв'язок між ВІДЛІКОВИМ і опорним датчиком, а також дефлектором, 8 - блок порівняння Спосіб визначення вертикальної рефракції здійснюють таким чином Опорну пряму, відносно якої ведуть вимірювання , задають двома контрольованими точками В одній з контрольованих точок встановлюють лазерний випромінювач 1, а у другій - ВІДЛІКОВИЙ датчик 5 Світлочутливий елемент ВІДЛІКОВОГО датчика може рухатись у вертикальній площині за допомогою системи переміщення 6, наприклад, системи відслідковування променя На виході променя з випромінювача 1 встановлюють напівпрозорий СВІТЛОДІЛИЛЬНИЙ елемент 2, наприклад, розрізну куб-призму Частина лазерного променя проходить крізь СВІТЛОДІЛИЛЬНИЙ елемент не заломлюючись і направляється на ВІДЛІКОВИЙ датчик 5 Відбита СВІТЛОДІЛИЛЬНИМ елементом 2 частина лазерного променя направляється на опорний датчик 3 з нерухомим СВІТЛОДІЛИЛЬНИМ елементом Датчик З розташовано у безпосередній близькості до СВІТЛОДІЛИЛЬНОГО елемента 2, наприклад, виконано в одному блоці з ним В усякому випадку, віддаль від датчика 3 до лазерного променя, що вийшов з випромінювача 1, є такою короткою, що на ній не позначається вплив рефракції Нулі датчиків встановлюють при прямолінійному розповсюдженні променя від СВІТЛОДІЛИЛЬНОГО елемента 2 до ВІДЛІ КОВОГО датчика 5 На протязі доби існують короткочасні проміжки, коли нормальна вертикальна рефракція відсутня (5СЄр = 0), наприклад, коли середній аномальний градієнт температури уан = 0,0244град/м Можна також визначити нормальну рефракцію, але тоді необхідно знати, або виміряти температуру Т і тиск Р (див залежність (2)) Звичайно ж вимірювання, наприклад, контроль прямолінійності, проводять у будь-який час доби Аномальну вертикальну рефракцію визначають згідно вистежування руху сліду лазерного променя по відліковому датчику 5 Система вистежування рухає світлочутливий елемент датчика слідом за променем, фіксуючи його амплітуду та частоту Ці параметри передають на систему управління електрооптичного дефлектора 4, який встановлюють на виході променя з СВІТЛОДІЛИЛЬНОГО елемента 2 Згідно З інформацією про амплітуду та частоту коливань променя, дефлектор 4 працює у протифазні, тобто ним вирівнюють коливання променя Промінь стає короткочасно нерухомим, незалежно від турбулентності атмосфери Внаслідок дії вертикальної рефракції енергетична вісь променя не буде збігатись з центром світлочутливого елемента датчика 3 при нульовому відліку, тобто, з'явиться різниця показів ВІДЛІКОВОГО 5 та опорного 3 датчиків, яку фіксують, наприклад, за допомогою блока порівняння 8 Таким чином величину вертикальної рефракції визначають як різницю ВІДЛІКОВОГО та опорного датчиків Застосування запропонованого способу дає 5 46968 можливість вести вимірювання у будь-який час і 6 підвищує точність вимірювань ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71