SU1213395A1 - Устройство дл измерени углов с коррекцией вли ни рефракции - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области измерительной техники и может быть использовано в геофизике, оптике атмосферы, геодезии и метрологии длин при проведении угловых измерений . Устройство дл  измерени  углов . с коррекцией вли ни  рефракции содержит угломерньй инструмент, кинематически св занные с ним источник света, оптическую систему дл  создани  вторичных когерентных световых пучков, приемное оптическое устройство, содержащее фотоприемник и узкополосный усилитель. Устройство содержит также последовательно соединенные пьезо- керамический преобразователь, генератор звуковой частоты, синхронный детектор, измерительный прибор, источник посто нного напр жени , соединенный с пьезокерамическим преобразователем, и второй фотоприемник , соединенный с синхронным детектором. Оптическа  система дл  создани  вторичных когерентных световых пучков вьтолнена в виде свето- делительной призмы с полупрозрачными типотенузной и боковой гран ми, гипотенузна  грань которой установлена в точке пересечени  оптических осей источника света и второго фотоприемника и образует с ними углы в 45 , и отражающей призмы с отражающей гипотенузной и полупрозрачной боковыми гран ми, закрепленной гипотенузной гранью на пьезокерамичес- ком преобразователе так чтобы гипотенузные грани призм бьши параллельны . Источник света и второй фотоприемник оптически св заны через гипотенузную грань светоделительной призмы и полупрозрачные боковые грани обеих призм. 1 ил. § (П

Description

1

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в геофизике, оптике атмосферы , геодезии и метрологии длин при проведении угловых измерений.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и расширение диапазона измерений, по дальности путем повышени  точности коррекции вли ни рефракции.

На чертеже изобр ажена оптическа  схем-а устройства..

Устройство содержит источник 1 света, оптическую систему формировани  вторичных когерентных , содержащую светоделительную призму 2 и отражающую призму 3, пье зокерамический преобразователь 4, источник 5 посто нного напр жени , генератор 6 звуковой частоты, фотоприемник 7, синхронный детектор 8, измерительный прибор 9, приемное оптическое устройство, содержащее фотоприемник 10, узкополосный усилитель 11, регистрирующий прибор 12

Устройство работает следующим образом.

Излучение источника 1 света делитс  полупрозрачной гранью призмы 2 на два пучка. Один из них проходит через прозрачную грань призмы 2 в направлении приемного оптического устройства. При этом небольша  часть излучени  отражаетс  от прозрачной грани призмы 2 и направл етс  полупрозрачной гранью призмы 2 на фотоприемник 7. Второй пучок излучени  падает на призму 3, частично отражаетс  прозрачной гранью в обратном направлении, а остальна  часть пучка направл етс  отражающей гранью призмы 3 в направ лении приемного оптического устройства . Отраженна  от прозрачной гран призмы 3 небольша  часть пучка падает на фотоприемник 7. Таким образом , на фотоприемниках 7 и 10 образуютс  интерференционные картины.

Причем на фотоприемнике 10 в оптическую разность хода входит вли  ние атмосферы, а на фотоприемнике 7 только инструментальна  разность хода. При включении генератора 6 звуковой частоты преобразователь 4 приводит призму 3 в колебательное перемещение в плоскости лучей, а разность хода интерферирующих лучей приобретает переменную состав

2133952

1 л ющую.Синхронный детектор 8 и узкополосный усилитель 11 выдел ют фототоки на частоте генератора звуковой частоты. Величины этих фототоков 5 измер ют приборами 9 и 12. Так как эти фототоки содержат информацию об инструментальной и атмосферной разност х хода интерферирующих лучей, то измерив их можно получить искомый 10 угол рефракции. Действительно,

при неподвижной призме 3, т.е. при отключенном генераторе 6, дл  разностей хода J, и 8j интерферирующих лучей соответственно на фото- 15 приемниках 7 и 10 имеем S, 2(,)п- 2

23

30

35

40

45

50

8,

(Ь,-а.«,п,.Ь, о

Г Зп .nnhr i )J

X

(1) (2)

20

(bj,-a + a,

где

ЬоL

рассто ние между скошенными гран ми призм 2 и 3 (база интерферометра);

П - показатель преломпени  воз,

духа между призмами; lif- показатель преломлени 

стекла призм; а,ис(- геометрические пути лучей

в призме 3, проход щие до и после отражени  от скошенной грани;

- рассто ние между оптической системой и фотоприемником 10;

f - угол рефракции.

При включении генератора 6 преобразователь 4 приводит призму 3 в коле - бательное движение с амплитудой b cossit. Соответственно этому измен етс  и разность хода

8( 2(bo-a,)n + 2b. (. ;, (3) 5i(bo-a,)n -b r co5nt4a,nc4on Vrcosnt(4)

Подставл   (З) и (4) в интерференционную формулу вида

I-I,co5(2fS/,

где I - интенсивность света, с использованием формул

(51

С05 ( Z со 5 X ) О о( Ь 3 г 1 г) С05 2 X « ,

sin ( 2,(z) oinxf ...

(6)

(7)

дл  интенсивностей с частотой S

получим:

-5 П-Й,

( Зг(а)

А,(2Кг)

6:),(

312

) - функци  Бессел  первого

рода пор дка m .

Этим интенсивност м пропорциональны фототоки, амплитуды которых имеют вид

(8) .

г о.«(2Ь,м),

(Ь ).

(9)

По измерени м i, получают , а по измерени м i,-V( ) Сначала, измен   Ь , получают максимальное значние фототока Л шах 01, max

i, r J,(2b.h) Jimax

Т.е. выполн ют градуировку прибора. Затем при медленном изменении Ъ путем увеличени  напр жени  генератора 6 устанавливают необходимую величину Ь и определ ют величину 2 таблицам функции Вессел . Аналогичные действи  производ т дл  другой интерференции и определ ют величину5 ). Угол рефракции нахд т по формуле г .

Источник 5 посто нного напр жени  служит дл  вьтедени  разности хода интерферирующих лучей в зону максимальной чувствительности.

Claims (1)

1. Формула изобретени

   Устройство дл  измерени  углов с коррекцией вли ни  рефракции, содержащее угломерный инструмент и кинематически св занные с ним источник света и оптическую систему дл  создани  вторичных когерентных световых пучков, а также приемное оптическое устройство,

   12

   .

   е

   о

    

   13395

   содержщаее фотоприемник, о т л и - ч ающеес  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  диапазона измерений по дальности

   5 путем повьшени  точности коррекции вли ни  рефракции, в него введены последовательно соединенные пьезо- керамический преобразователь, генератор звуковой частоты, синхронный

   10 детектор и измерительный п-рибор, а также источник посто нного напр жени , соединенный с пьезокерами- ческим преобразователем, и дополнительный фотоприемник, соединенный

   15 синхронным детектором, оптическа  система дл  создани  вторичных когерентных световых пучков выполнена в виде светоделительной призмы с полупрозрачными гипотенузной и боко20 вой гран ми, гипотенузна  грань которой установлена в точке пересечени  оптических осей источника света и дополнительного фотоприемника и образует с ними углы в 45 и

   25 отражающей призмы с отражающей гипотенузной и полупрозрачной боковой гран ми, закрепленной гипотену&ной и полупрозрачной боковой гран ми, закрепленной гипотенузной гранью на

   30 пьезокерамическом преобразователе так, чтобы гипотенузные грани призм были параллельны, причем источник света и дополнительный фотоприемник оптически св заны через ггаютенуз- ную грань светоделительной призмы и полупрозрачные боковые грани обеих призм, а в приемное оптическое устройство дополнительно введен соединенньп с фотоприемником узкопо ,д лосный усилитель, выход которого соединен с измерительным прибором.