DE1623357A1

DE1623357A1 - Vermessungs- oder Erkundungsgeraet

Info

Publication number: DE1623357A1
Application number: DE19671623357
Authority: DE
Inventors: Mchenry Thomas Francis; Astheimer Robert William
Original assignee: Barnes Engineering Co
Current assignee: Barnes Engineering Co
Priority date: 1966-02-09
Filing date: 1967-02-09
Publication date: 1971-02-04
Also published as: US3446559A; FR1510608A; SE320202B; GB1125674A

Description

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DK. f. M. MAAS DR. W. G. PFEIFFER

PATENTANWALTS MÖNCHEN ί 5 25

Barnes Engineering Oompany

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Stamford, Connect t lernt« V«St*A<

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..

Die Erfindung macht von der Tatsache Gebrauch, daß, wenn ein

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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

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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.

Das Groß-VertneHHunceinetrument nach dieser Erfindung hat

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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.

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Claims

Patentansprüche

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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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» ~ '

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