DE1623357A1 - Vermessungs- oder Erkundungsgeraet - Google Patents
Vermessungs- oder ErkundungsgeraetInfo
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- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
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-
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Description
.
DK. f. M. MAAS DR. W. G. PFEIFFER
PATENTANWALTS
MÖNCHEN ί 5 25
„ S
7enae*»unge~ oder Erkundungsgerät
Die Erfindung besieht aioh auf Veriae a erntegerät β und in·- '
besondere auf GroÖberelohe-VenaeBsungsgeräte, die Abweiohungen,
welohe duroh die Refraktion oder Brechung der
AtaoephHre bedingt sind, korrigieren«
BAD ORiOiNAL
ooms/osii
Die Vermessung Über große Strecken kann durch die atmonphttrisohe
Brechung beeinträchtigt werden, die Fehler bei den zu messenden Erhähungsv/inkeln verursacht. Unterschiedliche
Dichten und Diohtesohwankungen von Kalt- und Warmluft strömen
können eine Beugung der Richtlinie nach oben oder unten über lange horizontale Strecken in verschiedenen Maßen
zur Folge haben· Die Fehler können bis zu einer Bogenrainute
o$er einem Fuß pro Heile betragen, was den zulässigen
Abstand «wischen zwei Meßstellen oder Beobachtungsstellen
begrenzt« ■' . .
Sie Erfindung bezweckt deshalb ein Vertnesaungssystern, das
den praktischen Beobaohtungshereloh wesentlich vergrößert α
Weiter bezweckt die Erfindung ein Großbereiche-Vermessungegerät, das einfach zu betätigen und zu warten ist.
Schließlich bezweckt die Erfindung ein Großbereiehs-Vermessungsgerüt,
das nicht eine sehr genaue Vorpunktierung erfordert·
Ein Ausführungsbeiepiel eines Großbereichs-Vermessungsgerate
nach dieser Erfindung weist einen Sender mit großer Brennweite und einen von diesen entfernt angeordneten Empfänger
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auf, der z.B. an. einem Hubschrauber hängen kann ο Der Sender
projiziert eine Strahlung in Form eine» sich bewegenden
Streifenmusters in wenigstens zwei ilpektralbereiohen. Diese
Spelctralber eiche werden so ausgesucht, daß der Brechungsindex
der Atmosphäre für jeden Bereich ander» ist, z.B. γόη 2900 bis 3000 S etwa 1,0002907 und von 5800 bis 6000 %
etwa 1,0002763 beträgt· Der entfernt angeordnete Empfanger'
hat wenigetens zwei Strahlungedetektoren, von denen jeder
auf eint andere der Spektralbanden anspricht, die von dem Sender erzeugt werden· Der Kopf anger hat weiter Einrichtungen zura Phasenvergleich deo Auegangssignale, um Korrekturen
für die Fehler anzubringen, die durch die atmosphärisohe
Lichtbrechung zwischen dem Sender und dem Empfänger bedingt sind» -
jtahand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise erläutert·
Figur 1 zeigt schematieoh den Empfänger dee Oroßbereiohe-Vermeaeungsgeräts
nach dieser Erfindung und
Figur 2 zeigt ein Blookeohaltschema d,ea Empfängers des öroöbereiohe-Vermeseungegeräts
nach dieser Erfindung..
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durch die Lichtbreohung bedingter Fehler vorliegt, dieser
von einer Dispersion des Lichtes begleitet ist« Durch Messung der Dispersion kann der Brechungsfehler korrigiert
werden. Dies wird gemäß dieser Erfindung durch einen Sender
erreicht, der ein sich bewegendes Streifenmuster mit abwechselnden hellen und dunklen Streifen, die von einem
Prisma gebroohen werden, sendet· Diese Sätze von Lichtetreifen wirden in zwei Spektralbereichen mit einem Phasenunterechied
von 90° gesendet und die Sätze werden in der Atmosphäre, wenn eine Brechung stattfindet, unterschiedlich gebrochen·
Ein Empfänger, der in einem gewissen Abstand davon angeordnet ist, tastet die alternierenden Spektralbanden
oder —Farben mit zwei verschiedenen elektronischen Signalkanälen
ab. Die zwei Banden haben die gleiche Frequenz, so da3 die -relative Phase der zwei periodischen Signale,
die durch die elektronischen Schaltungen des Empfängers erzeugt werden, eine Phasendifferenz mit hoher Genauigkeit
zu messen gestattet· Durch Vergleichen der Phasen der Signale kann der Refraktionefehler leicht bestimmt werden.
In Figur 1 ist ein Sender dargestellt, der eine kleine, kompakte Bogenlampe 10, eine Feldlinse 12, die die lampe auf
ein Objektiv mit großer Brennweite 14 abbildet, «inen Zerhacker oder Unterbrecher 16 in Form einer spiralförmigen
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Striohscheibe, der von einem Motor 13 angetrieben wird, und
ein Prisma 20 aufweist ο Diese Geräte Bind alle in optischer
Pluoht angeordnet. Dia Lampe 10 kann irgendeine geeignete Lichtquelle sein, z.7i. eine 100 Watt Quecksilberbogenlatnpe,
wie die PEK 107 von der P35K Laboratories, die sich einem
Beobachter, der Meilen von dem bender entfernt ist, als Lichtblitz von etwa 10 cia Durchmesser fast ebenso hell wie
die Uonne darbietet. Die Spiral-ütrichscheibe 16 ist la
der Brennebene der Lampe 10 angeordnet* und bewirkt die BiIdfelJzerlegung
dor Lampe 10 in dem Gesichtsfeld des Senders. Die 3piralfltricLaeheibe 16 wird deswegen gewählt, weil der
senkrechte Abstand der Striche der Scheibe im ganzen Gesichtsfeld konstant bleiben soll. Dies ist notwendig, um den
Phasenabstand von etwa 900 zwischen den beiden verwendeten Farben.im Gesichtsfeld gleich zu halten. Alternativ kann
<;in geradelini^es Strichlinienraster verwendet werden, dessen
Striche konstante Entfernung voneinander haben und das linear angetrieben viird. Das spiralförmige Raster 16 führt
in zufriedenstellender Weise unter Verwendung der Drehbewegung zu demselben Ergebnis und wire' aus Gründen der einfacheren
Anordnung verwendete Das Prioma 20 ist so ausgelegt,
daß es violetFfβ Licht von 3000 % um etwa 90 Raumgrade
mehr gin rotes Licht (6000 S) ablenkt. Die besondere
Ausbildung kann zwar die verwendeten Parameter verändern,
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für Darstellungssiwecke soll jedoch angenommen werden, daß
die Spiralstrichscheibe Schlitze mit einer Breite von etwa
0,04 inches hat und eine Suchlampe 10 mit einer Brennweite
von etwa 160 inches, was 50 Bogensekunden entspricht, vorgesehen
iot. Das Prisma ist ao ausgebildet, daiS es das
violette Licht eine Hälfte der Schlitzbreite, was etwa 90 elektrischen Graden oder 25 Bogensekunden äquivalent ist,
ablenkt. Obgleich unterschiedliche Phasenabstände verwendet werden können, ,ist eine Phasenverschiebung von 90°, die
durch das Prisua erzeugt wird, wichtig und wird bevorzugt,
da sie die Messungen des Phasenunterschiedes und deshalb des Brechungsindex in der Nachbarschaft von Null ermöglicht.
Dies· Verschiebung wird durch die Pora und die Dispersion
des Prismas erhalten. Wenn das Prisma auf den Sender aufgesetzt,
wird, ist die Verschiebung nicht 90°. Das Prisma kann etwas gedreht werden, um den vertikalen Abstand der
Spektralbänden in vertikaler Richtung zu verändern. Die Objektivlinae
14 ist für diesen Zweck dargestellt. Bevorzugt wird ein Objektiv mit Winkelspiegeln und begrenzter Streuung»
Der in Figur 1 dargeetellte Sender ermöglicht die Verwendung
eines aehr einfaohen Empfängers, der in Figur 2 dargestellt ist. Der Empfänger weist eine einfache Objektivität
22 auf, die ein Gesichtsfeld durch einen Strahlenteiler
BAD
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24 und durch einen Filter 26 auf einen Detektor 28 sowie durch einen Filter 30 auf einen Detektor 32 abbildet. Die
Linse 22 kann aus Caloiur.ifluorid oder irgendeinem anderen
geeigneten Material bestehen und der Strahlenteiler 24 kann ein großes Gesichtsfeld von etwa 10° vertikal und 20° horizontal
auf die Detektoren 23 und 32 abbilden. Der Pilter
26 läßt nur kurzwellige strahlung mit einer Wellenlänge
von 3000 % durch und der Pilter 30 läßt nur Strahlung Über
5800 X durch. Die Detektoren 28 und 32 können Photovervielfacher des Typs 1P28 und 1P21 oder irgendwelche andere
Typen von Strahlungsdetektoren sein, die geeignet sind, um die verwendeten Wellenlängen abzutasten. Der Detektor 28
erzeugt ein Signal im violetten Spektralbereich (3000 X), das
über einen Verstärker 38 und einen Begrenzer 40 an einen Phasendemodulator 42 gelegt wird. Der Phasendemodulator kann
vom Typ EC310, hergestellt von der Barnes Fngineering Company»
seine Der Ausgang des Phasendemodulators 42 wird Über
ein Pilter 44 an ein Meßgerät/gelegt, das den Breehungsfehler
in Bogensekunden anzeigte Vegen des großen Gesichtsfeldes
des Empfängers ist die erforderliche Vorpunktierung
klein. Der Breohungsfehler kann direkt abgelesen werden,
wobei keine Umrechnung erforderlich ist.
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einen Bereich von etwa 10 Meilen. Das Gerät ist tragbar und
kann parallel zu der Achse einee Theodoliten visiert werden.
Es ist einfach zu "betätigen und versorgt den Vermesser
unmittelbar mit den erforderlichen Fehlerwerten, ohne daü weitere Umformungen der Daten oder Berechnungen erforderlich
sind. Das System löst die Hintergrunds-Diskrirainierungs-tfchwierigkeiten
mit Ausnahme der direkten Anvisierung der öonne in dem Gesichtsfeld, was die Beobachtung
bei Sonnenauf- und -Untergang um fast 40 Tlinuten verzögert.
Während dieser Zeitdauer kann der andere Schenkel dee Dreiecks
beobachtet werden, so daO diese Verzögerung keine Einschränkung darstellte Durch Messen der Erhöhungswinkel
der zwei Schenkel des Dreiecks können die Abstände in üblicher V/eise berechnet werden. Das »ystem tastet eine BiIdverschiebuntf
zwischen den 6000 Ä und 3000 8 Opektralbereichen
von etwa 0,25 Bogeneekunden ab, was einem gesamten Beugungsfehler von 5 Bogensekunden oder etwa 15 inohes auf
10 Meilen entspricht.
©AD OFIiGlHAL
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Claims (1)
1. Großbereiche-Meßgerät zum Korrigieren der durch die atmosphärische Strahlenbrechung verursachten Meßfehler,
gekennzeichnet durch einen Sender, der Strahlung in wenigst ens zwei Spektralbereichen sendet,- durch einen
entfernt von dem Sender angeordneten Empfänger» der die
Strahlung in wenigstens zwei Spektralbereiohen, die der
gesendeten strahlung entnprechen, empfängt, und durch
Einrichtungen in den Empfänger, die die Winkelverschiebung
der Strahlung wenigstens dieser zwei öpektralbereiohe,
die durch die atmosphärische Brechung der Strahlung zwischen dem Sender und dem Empfänger verursacht
wird, bestimmt« -
2, Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Sender die Strahlen in Form eines sich bewegenden Strich·
mustere in wenigstens zwei Spektralbereiohen mit einer vorbestimmten Phasenverschiebung zwischen den Spektralbereiohen
sendet und daß der entfernt angeordnete Empfänger wenigstens zwei Strahlungsdetektoren aufweist, von
denen jeder auf eine andere Strahlung in den zwei Spektralbereiohen
anspricht.
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- ίο - .
3« Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sender eine Lichtquelle und eine spiralförmige
Striohplatte aufweist, die das Gesichtsfeld der Lichtquelle zerlegt.
4» Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Sender ein Prisna in seiner Austrittsöffnung aufweist,
um die zwei Spektralberelohe der Lichtquelle 90° zu beugen» ~ '
8AD ORIGINAL
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