RU2545311C1 - Device for determination of location vertical - Google Patents
Device for determination of location vertical Download PDFInfo
- Publication number
- RU2545311C1 RU2545311C1 RU2013154943/28A RU2013154943A RU2545311C1 RU 2545311 C1 RU2545311 C1 RU 2545311C1 RU 2013154943/28 A RU2013154943/28 A RU 2013154943/28A RU 2013154943 A RU2013154943 A RU 2013154943A RU 2545311 C1 RU2545311 C1 RU 2545311C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- angle
- determination
- vertical
- gravimeter
- laser
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для определения положения вертикали места или горизонтальной плоскости, перпендикулярной с ней.The invention relates to devices for determining the vertical position of a place or a horizontal plane perpendicular to it.
Известны устройства [1], в которых для выставки в вертикаль используют совмещение падающего и отраженного от поверхности масла или ртути луча света. Применение таких устройств ограничено рябью поверхности под действием микросейсм на неподвижном основании и колебанием поверхности - на подвижном.Known devices [1], in which for the vertical exhibition using a combination of the incident and reflected from the surface of the oil or mercury light beam. The use of such devices is limited by surface rippling under the action of microseisms on a fixed base and surface oscillation on a moving one.
Известны уровни [2], предназначенные в основном для работы на неподвижном основании.Known levels [2], intended mainly for work on a fixed base.
Принятые за прототип акселерометры [3] обладают чувствительностью порядка 1 угл. с. При работе на движущихся объектах они являются частью гировертикали с погрешностью около 1 угл. мин.Accelerometers [3] adopted for the prototype have a sensitivity of the order of 1 angle. from. When working on moving objects, they are part of the gyro-vertical with an error of about 1 angle. min
Задачей изобретения является повышение точности определения вертикали места.The objective of the invention is to increase the accuracy of determining the vertical position.
Поставленная задача решается тем, что в качестве чувствительного элемента устройства использован баллистический гравиметр, в котором измерение ускорения свободного падения осуществляется с использованием пучка не параллельных лазерных лучей.The problem is solved in that a ballistic gravimeter is used as a sensitive element of the device, in which the acceleration of gravity is measured using a beam of non-parallel laser beams.
На рис.1 изображена схема устройства, на которой приняты следующие обозначения:Fig. 1 shows a diagram of the device, which adopted the following notation:
1 - основание, 2 - гравиметр, 3 - вакуумная камера, 4 - катапульта, 5 - пробное тело, 6 - лазер, 7 - оптический раздвоитель луча, 8 - делительный оптический элемент, 9, 10 - интерференционные экраны, 11, 12 - фотоприемники, 13 - вычислитель, 14 - оптическое окно вакуумной камеры.1 - base, 2 - gravimeter, 3 - vacuum chamber, 4 - catapult, 5 - test body, 6 - laser, 7 - optical beam splitter, 8 - dividing optical element, 9, 10 - interference screens, 11, 12 - photodetectors , 13 - computer, 14 - optical window of the vacuum chamber.
Отличие от прототипа заключается в том, что акселерометр измеряет синус угла отклонения от вертикали, а гравиметр два косинуса, отношение которых содержит тангенс этого угла.The difference from the prototype is that the accelerometer measures the sine of the angle of deviation from the vertical, and the gravimeter has two cosines, the ratio of which contains the tangent of this angle.
Известно из [1], что измеренная абсолютным лазерным гравиметром величина ускорения свободного падения g1 зависит от косинуса угла α наклона к вертикали
При малых углах α и β выражения для угла и его погрешности примут вид:For small angles α and β, the expressions for the angle and its error will take the form:
где
Из этих выражений видно, что угол β следует выбирать так, чтобы его величина была соизмерима с величиной ожидаемой погрешности.From these expressions it is clear that the angle β should be chosen so that its value is commensurate with the value of the expected error.
На проверяемое основание 1 устанавливается баллистический лазерный гравиметр 2, содержащий вакуумную камеру 3, внутри которой катапультой 4 подбрасывается пробное тело 5. Лазер 6 размещен вне вакуумной камеры. Внутри камеры закреплены: оптический раздвоитель 7, оптический делительный элемент (полупрозрачное зеркало) 8 и экраны 9 и 10. Фотоприемники интерференционных сигналов 11 и 12 и вычислитель 13 установлены в верхнем объеме гравиметра, отделенном от вакуумной камеры оптическим окном 14.A ballistic laser gravimeter 2 is installed on the test base 1, containing a vacuum chamber 3, inside of which a test body 5 is thrown by the catapult 4. The laser 6 is placed outside the vacuum chamber. Inside the camera are fixed: an optical splitter 7, an optical dividing element (translucent mirror) 8 and screens 9 and 10. Photodetectors of interference signals 11 and 12 and a computer 13 are installed in the upper volume of the gravimeter, separated from the vacuum chamber by an optical window 14.
Испускаемый лазером 6 луч поступает на оптический раздвоитель 7, отражающие грани которого выполнены непараллельными друг другу. С раздвоителя пара сходящихся или расходящихся лучей поступает на полупрозрачное зеркало 8. На зеркале лучи разветвляются, образуя две пары лучей. Одна из них попадает на уголковый отражатель пробного тела 5, а другая на экраны 9 и 10. После переотражения на уголковом отражателе лучи попадают на экраны, образуя на них интерференционные картины. Картины считываются фотоприемниками 11, 12 и преобразуются в электрические сигналы, проступающие в вычислитель 13. Вычислитель после обработки сигналов выдает значение угла наклона основания. Вакуумная камера отделена от остального гравиметра, причем в верхней части в качестве крышки использована плоскопараллельная пластина 14.The beam emitted by the laser 6 enters the optical splitter 7, the reflective faces of which are made parallel to each other. From the bifurcator, a pair of converging or diverging rays enters the translucent mirror 8. On the mirror, the rays branch out, forming two pairs of rays. One of them falls on the corner reflector of the test body 5, and the other on the screens 9 and 10. After re-reflection on the corner reflector, the rays fall on the screens, forming interference patterns on them. The pictures are read by the photodetectors 11, 12 and converted into electrical signals flowing into the calculator 13. After processing the signals, the calculator gives the value of the angle of inclination of the base. The vacuum chamber is separated from the rest of the gravimeter, and in the upper part a plane-parallel plate 14 is used as a cover.
Из описания видно, что угол расхождения лучей и его стабильность зависят только от угла между отражающими гранями разделителя 7. Разделитель работает в вакууме, он может быть выполнен из высокостабильного материала, например из подвергнутого старению монокристалла кварца, камеру можно термостатировать вплоть до криогенных температур. При выполнении перечисленных условий погрешность ∆β будет менее десятой доли угловой секунды.It can be seen from the description that the angle of divergence of rays and its stability depend only on the angle between the reflecting faces of the separator 7. The separator operates in vacuum, it can be made of highly stable material, for example, from an aged quartz single crystal, the chamber can be thermostated up to cryogenic temperatures. Under the above conditions, the error ∆β will be less than a tenth of a second of arc.
При реальных измерениях используется не менее трех лучей.In real measurements, at least three beams are used.
На подвижном основании под действием переносных ускорений пробное тело будет смещаться в горизонтальной плоскости относительно лучей, но это не повлияет на угол β.On a moving base under the influence of portable accelerations, the test body will move in a horizontal plane relative to the rays, but this will not affect the angle β.
Источники информацииInformation sources
1. А.П. Юзефович, Л.В. Огородова. Гравиметрия. М.. Недра, 1980.1. A.P. Yuzefovich, L.V. Ogorodova. Gravimetry M .. Nedra, 1980.
2. Лазерный нивелир. Пат. РФ 2237825 С1, 12.08.2004. 2. Laser level. Pat. RF 2237825 C1, 08/12/2004.
3. Ривкин С.С., Берман З.И., Окон И.М. «Определение параметров ориентации объекта бесплатформенной инерциальной системой». С-Пб, ЦНИИ «Электроприбор», 1996 г.3. Rivkin S.S., Berman Z.I., Okon I.M. “Determining the orientation parameters of an object by a strapdown inertial system.” St. Petersburg, Central Research Institute "Elektropribor", 1996
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013154943/28A RU2545311C1 (en) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | Device for determination of location vertical |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013154943/28A RU2545311C1 (en) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | Device for determination of location vertical |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2545311C1 true RU2545311C1 (en) | 2015-03-27 |
Family
ID=53383259
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013154943/28A RU2545311C1 (en) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | Device for determination of location vertical |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2545311C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2699907C1 (en) * | 2019-02-07 | 2019-09-11 | Анатолий Борисович Попов | Plumb line deviation detection system |
RU2724122C1 (en) * | 2019-11-11 | 2020-06-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) | Method of setting vertical of working laser beam in ballistic gravimeter |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1597549A1 (en) * | 1988-05-12 | 1990-10-07 | Институт физики Земли им.О.Ю.Шмидта | Method of determining angle of slope of object |
RU2193786C1 (en) * | 2001-07-18 | 2002-11-27 | Государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" | Ballistic laser gravimeter |
RU2241959C1 (en) * | 2003-05-20 | 2004-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А.Пилюгина" | Method and device for evaluating navigation parameters of controlled mobile objects |
WO2009026004A1 (en) * | 2007-08-17 | 2009-02-26 | Baker Hughes Incorporated | Gravitational method and apparatus for measuring true vertical depth in a borehole |
-
2013
- 2013-12-10 RU RU2013154943/28A patent/RU2545311C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1597549A1 (en) * | 1988-05-12 | 1990-10-07 | Институт физики Земли им.О.Ю.Шмидта | Method of determining angle of slope of object |
RU2193786C1 (en) * | 2001-07-18 | 2002-11-27 | Государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" | Ballistic laser gravimeter |
RU2241959C1 (en) * | 2003-05-20 | 2004-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А.Пилюгина" | Method and device for evaluating navigation parameters of controlled mobile objects |
WO2009026004A1 (en) * | 2007-08-17 | 2009-02-26 | Baker Hughes Incorporated | Gravitational method and apparatus for measuring true vertical depth in a borehole |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2699907C1 (en) * | 2019-02-07 | 2019-09-11 | Анатолий Борисович Попов | Plumb line deviation detection system |
RU2724122C1 (en) * | 2019-11-11 | 2020-06-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) | Method of setting vertical of working laser beam in ballistic gravimeter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230243998A1 (en) | Absolute gravimeter and measurement method based on vacuum optical tweezers | |
US10107937B2 (en) | Gradiometer configuration invariant to laser phase noise and sensor rotations | |
US20130205894A1 (en) | Interferometric Differential Free-Fall Gradiometer | |
JP6782466B2 (en) | Visualization elements, measurement systems, and measurement methods | |
CN108426586A (en) | One kind being based on optical fibre gyro bandwidth test calibration method and calibrating installation | |
Schreiber et al. | The application of fiber optic gyroscopes for the measurement of rotations in structural engineering | |
RU2545311C1 (en) | Device for determination of location vertical | |
RU2290674C2 (en) | Gravitational variometer | |
US10591632B2 (en) | Interferometric pendulum gravimeter, and method for same | |
CN109059892A (en) | Photon suspension gyroscope based on double-beam optical trap system | |
RU107866U1 (en) | SEISMOGRAPH | |
Larichev et al. | An autocollimation null detector: development and use in dynamic goniometry | |
EP4127733B1 (en) | Vibration remote sensor based on speckles tracking, which uses an optical-inertial accelerometer, and method for correcting the vibrational noise of such a sensor | |
RU2663542C1 (en) | Interferometer of absolute gravimeter | |
RU2461027C1 (en) | Method and apparatus for measuring gravitational acceleration | |
RU2544262C2 (en) | Method to measure acceleration of free fall on movable object | |
RU126851U1 (en) | POLARIZATION LIDAR FOR ATMOSPHERIC PROBING | |
RU2494405C1 (en) | Method and device for measurement of gravity acceleration | |
Wilczyńska et al. | Modern measurements techniques in structural monitoring on example of ceiling beams | |
JP2017032453A (en) | Method and device for measuring attitude angle using diffraction grating | |
de Angelis et al. | Absolute gravity acceleration measurement in atomic sensor laboratories | |
RU2810718C1 (en) | Device for measuring the angle of tilt | |
CN202928567U (en) | Inclination angle measuring device based on CCD (Charge Coupled Device) | |
US3465593A (en) | Gravity meters for use in geophysical exploration | |
JP2006047093A (en) | Inclination angle measuring instrument |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201211 |