RU1658708C

RU1658708C - Device for keeping standard direction

Info

Publication number: RU1658708C
Authority: RU
Inventors: И.С. Дуб; И.А. Янин
Original assignee: Государственный союзный проектный институт
Priority date: 1989-01-26
Filing date: 1989-01-26
Publication date: 1994-07-30

Abstract

FIELD: geodetic instrument engineering. SUBSTANCE: device has the following elements, disposed in sequence onto optical axis: irradiator 1, focusing element with slit diaphragm, made in form of zone mark 6, coincided with slit diaphragm, the first thread bob 7, control mirror 10, mounted for rotation about vertical axis, the second thread bob 8, photoelectric servo system, which is optically conjugated with irradiator 1 through control mirror 10. Zone mark is mounted for rotation around the axis being coincided with the axis of the first thread bob 7. EFFECT: improved precision due to reduction of errors of focusing. 2 dwg

Description

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано для эталонирования гироскопических приборов. The invention relates to geodetic instrumentation and can be used for standardization of gyroscopic devices.

Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения влияния ошибок фокусировки. The aim of the invention is to increase accuracy by reducing the influence of focusing errors.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2 - конструктивная схема фокусирующего элемента. Figure 1 shows a functional diagram of a device; figure 2 is a structural diagram of a focusing element.

Устройство включает в себя расположенные на одной оси излучатель 1 (например, лазер) с плоскостью поляризации, ориентированной под углом 45^о к горизонтальной плоскости, электрооптический модулятор 2, рассеивающий оптический элемент 3 для увеличения угла расходимости излучения (напpимер, отрицательная линза), плоскопараллельную пластину 4 из двулучепреломляющего материала с главной осью кристалла, расположенной в горизонтальной плоскости, поляроид-анализатор 5 с главной осью, расположенной под углом 45^о к горизонтальной плоскости, фокусирующий элемент, выполненный в виде зонной пластины-фокона 6, фокусирующей излучение на струны 7 и 8 обратных отвесов, закрепляющих азимут. Зонная пластина 6 имеет возможность вращения вокруг оси струны 7 обратного отвеса и выполнена в виде двух половин, не касающихся краями струны обратного отвеса. Наружные зоны зонной пластины образуют щелевую диафрагму 9, ось щели которой расположена вертикально. Модулятор 2, линза 3 и пластина 4 из двулучепреломляющего материала и поляроид 5 в совокупности образуют сканирующий узел. В створе между струнами обратных отвесов 7 и 8 установлено контрольное зеркало 10, верхний край которого совпадает с оптической осью устройства. Зеркало смонтировано с возможностью вращения вокруг вертикальной оси при помощи сервопривода 11. С внешних сторон по отношению к контрольному зеркалу вблизи оптической оси устройства закреплены фотоприемники 12 и 13 с возможностью юстировочных перемещений перпендикулярно оптической оси. Один фотоприемник 12 через усилитель 14 подключен к входу синхронного детектора 15, на второй вход которого подается переменное опорное напряжение U_оп, а выход синхронного детектора подключен к сервоприводу.The apparatus includes disposed on the same axis Emitter 1 (e.g., laser) with a plane of polarization oriented at an angle ^of 45 ° to the horizontal plane, electro-optical modulator 2, a diffusing optical element 3 for larger angles of divergence (nappimer, negative lens), a plane-parallel plate 4 of the birefringent material with the principal axis of the crystal, situated in the horizontal plane, the polaroid analyzer 5 with the main axis at an angle ^of 45 ° to the horizontal plane, Focus The element is made in the form of a zone plate-focal 6, focusing the radiation on the strings 7 and 8 of the inverse plumb lines securing the azimuth. The zone plate 6 has the ability to rotate around the axis of the back plumb line 7 and is made in the form of two halves not touching the edges of the back plumb line. The outer zones of the zone plate form a slit diaphragm 9, the axis of the slit of which is located vertically. Modulator 2, lens 3 and plate 4 of birefringent material and polaroid 5 together form a scanning unit. In the alignment between the strings of the back plumb lines 7 and 8, a control mirror 10 is installed, the upper edge of which coincides with the optical axis of the device. The mirror is mounted rotatably around the vertical axis by means of a servo drive 11. On the external sides with respect to the control mirror, photodetectors 12 and 13 are mounted near the optical axis of the device with the possibility of alignment movements perpendicular to the optical axis. One photodetector 12 is connected through an amplifier 14 to the input of the synchronous detector 15, to the second input of which an alternating reference voltage U _op is supplied, and the output of the synchronous detector is connected to a servo drive.

Фотоприемник 13 через усилитель 16 подключен к входу второго синхронного детектора 17, второй вход которого также подключен к источнику переменного опорного напряжения (на чертеже не показан). Источник опорного напряжения и выход синхронного детектора 17 соединены с входами сумматора 18, выход которого подключен к электрооптическому модулятору 2. Для ослабления неравномерности чувствительности фотоприемника по его площадке перед фотоприемниками расположены рассеиватели или конденсаторы 19. The photodetector 13 through an amplifier 16 is connected to the input of the second synchronous detector 17, the second input of which is also connected to a source of alternating reference voltage (not shown in the drawing). The reference voltage source and the output of the synchronous detector 17 are connected to the inputs of the adder 18, the output of which is connected to the electro-optical modulator 2. To weaken the uneven sensitivity of the photodetector, scatterers or capacitors 19 are located in front of the photodetectors.

Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.

Свет от излучателя 1, например лазера, направляют на электрооптический модулятор 2, с помощью которого луч расщепляют на обыкновенный и необыкновенный. В зависимости от напряжения, подаваемого на модулятор, на его выходе изменяется разность хода между обыкновенным и необыкновенным лучами. Диаметры пучков обыкновенного и необыкновенного лучей расширяют, пропуская пучки через рассеивающий элемент 3, напримеp линзу, и, направляя их через пластину 4 из двулучепреломляющего материала, придают им дополнительную постоянную разность хода, превышающую длину волны излучения. The light from the emitter 1, for example a laser, is sent to an electro-optical modulator 2, with which the beam is split into ordinary and extraordinary. Depending on the voltage supplied to the modulator, the stroke difference between the ordinary and extraordinary rays changes at its output. The diameters of the beams of ordinary and extraordinary rays are expanded by passing the beams through a scattering element 3, for example a lens, and directing them through a plate 4 of birefringent material, give them an additional constant path difference exceeding the radiation wavelength.

На выходе пластины 4 обыкновенный и необыкновенный лучи складываются, образуя пучок поляризованного излучения, зависящего от величины разности хода, задаваемой электрооптическим модулятором 2. At the output of the plate 4, the ordinary and extraordinary rays add up, forming a beam of polarized radiation, depending on the magnitude of the path difference specified by the electro-optical modulator 2.

Таким образом, в зависимости от напряжения на модуляторе поляризацию можно изменять от плоской (линейной) до круговой на выходе из пластины 4, при этом за поляроидом 5 появляется пространственная картина, подобная интерференционно, состоящая из одной или нескольких вертикальных полос, которую с помощью оптической системы 6 фокусируют на струну 8 непосредственно и на струну 7 через зеркало 10. Внешние края зонной марки служат щелевой диафрагмой, которая пропускает лишь одну полосу из всей совокупности полос. Thus, depending on the voltage at the modulator, the polarization can be changed from flat (linear) to circular at the exit of the plate 4, while behind the polaroid 5 a spatial picture appears, similar to interference, consisting of one or more vertical stripes, which using an optical system 6 focus on the string 8 directly and on the string 7 through the mirror 10. The outer edges of the zone mark serve as a slit diaphragm, which passes only one band of the entire set of bands.

Подачей напряжения на модулятор 2 изменяют разность хода между обыкновенным и необыкновенным лучами, в результате чего образованные в плоскости струн 7 и 8 изображения полос перемещаются в горизонтальном направлении. При подаче на модулятор синусоидального напряжения полосы "покачиваются" относительно струн, которые сами, являясь диафрагмами, пропускают свет на фотоприемники при смещении центра полосы с оси струны. С помощью поворота зонной пластины вокруг оси добиваются максимального сигнала с фотоприемников, который обеспечивается при наилучшей фокусировке одновременно на струны 7 и 8 обратных отвесов. By applying voltage to the modulator 2, the stroke difference between the ordinary and extraordinary rays is changed, as a result of which the strip images formed in the plane of strings 7 and 8 move in the horizontal direction. When a sinusoidal voltage is applied to the modulator, the bands “wiggle” relative to the strings, which themselves, being diaphragms, transmit light to the photodetectors when the center of the strip is shifted from the axis of the string. By turning the zone plate around the axis, the maximum signal from the photodetectors is achieved, which is ensured with the best focusing simultaneously on the strings 7 and 8 of the back plumb lines.

В процессе работы прибора возможно перемещение контрольного зеркала вдоль створа обратных отвесов без снижения точности ориентирования зеркала. Переменный сигнал с фотоприемника 13 усиливают усилителем 16 и с помощью синхронного детектора 17 преобразуют в постоянный ток, пропорциональный смещению центра колебаний полосы относительно оси струны 8. Постоянный сигнал смешивается с сигналом U_оп в сумматоре 18 и подается на электрооптический модулятор. Таким образом, центр колебаний полосы автоматически совмещается с осью струны 8. Ориентирование контрольного зеркала 10 перпендикулярно створу струн производят по сигналу рассогласования между изображением центра полосы и оси струны 7, возникающему на выходе фотоприемника 12 и подаваемому через усилитель 14 и синхронный детектор 15 на сервопривод 11 контрольного зеркала 10.During the operation of the device, it is possible to move the control mirror along the alignment of the back plumb lines without reducing the accuracy of mirror orientation. The alternating signal from the photodetector 13 is amplified by an amplifier 16 and, using a synchronous detector 17, converted to direct current proportional to the displacement of the center of oscillation of the strip relative to the axis of the string 8. The constant signal is mixed with the signal U _op in the adder 18 and fed to the electro-optical modulator. Thus, the center of oscillation of the strip is automatically aligned with the axis of the string 8. Orientation of the control mirror 10 perpendicular to the alignment of the strings is made by the mismatch signal between the image of the center of the strip and the axis of the string 7 arising at the output of the photodetector 12 and supplied through the amplifier 14 and the synchronous detector 15 to the servo drive 11 control mirror 10.

Эталонирование гиротеодолита осуществляют с помощью его наведения на контрольное зеркало, которое автоматически располагается перпендикулярно струнам, представляющим стабильные геодезические знаки. The gyrotheodolite is standardized by pointing it at a control mirror, which is automatically perpendicular to the strings representing stable geodetic signs.

Устройство за счет выполнения оптической системы в виде зонной пластины-фокона, состоящей из двух пластин с возможностью вращения, позволяет совместить центр струны геознака с главной точкой объектива без воздействия на струну и обеспечить расположение падающего на контрольное зеркало и отраженного от него лучей в одной вертикальной плоскости вне зависимости от расположения зеркала вдоль створа. The device due to the implementation of the optical system in the form of a zone plate-focon, consisting of two plates with the possibility of rotation, allows you to combine the center of the geo-sign string with the main point of the lens without affecting the string and ensure the location of the rays incident on the control mirror and reflected from it in one vertical plane regardless of the location of the mirror along the alignment.

Claims

A device for storing a reference direction, comprising a sequentially mounted emitter on the optical axis, a fixing element with a slit diaphragm, a first plumb bob, a control mirror mounted to rotate around the vertical axis, and a second plumb bob, as well as a photovoltaic tracking system that is optically paired with the emitter through a control mirror, characterized in that, in order to increase accuracy by reducing the influence of focusing errors, the focusing element is made in the form of th mark, combined with a slit diaphragm, and is rotatably mounted around its axis combined with the axis of the first plumb bob.