SU1485014A1 - Device for determining refraction variations - Google Patents

Device for determining refraction variations Download PDF

Info

Publication number
SU1485014A1
SU1485014A1 SU874257754A SU4257754A SU1485014A1 SU 1485014 A1 SU1485014 A1 SU 1485014A1 SU 874257754 A SU874257754 A SU 874257754A SU 4257754 A SU4257754 A SU 4257754A SU 1485014 A1 SU1485014 A1 SU 1485014A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
refraction
node
sighting
wedge
horizontal
Prior art date
Application number
SU874257754A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Yurij I Bespalov
Mikhail N Golovanov
Valerij I Zajkov
Tatyana Yu Bespalova
Original Assignee
Komsomol Na Amure Polt I
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Komsomol Na Amure Polt I filed Critical Komsomol Na Amure Polt I
Priority to SU874257754A priority Critical patent/SU1485014A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1485014A1 publication Critical patent/SU1485014A1/en

Links

Description

Изобретение относится к средствам для определения атмосферной рефракции и ееThe invention relates to means for determining atmospheric refraction and its

22

составляющих в приземном слое воздуха. Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей за счет дополнительного, определения изменений горизонтальной рефракции. Устройство состоит из телескопической системы 3, 4, 5, 8, 9, 10, 20, 21, узла смещения визирного луча с микрометрическими винтом 12 и визирной цели. Узел смещения визирного луча выполнен с возможностью установки в горизонтальной вертикальной плоскости. Элемент телескопической системы 10 выполнен в виде прямоугольной призмы с крышей на гипотенузной грани. 7 ил.components in the surface layer of air. The aim of the invention is to improve the accuracy of measurements and expansion of functionality due to the additional, determining changes in horizontal refraction. The device consists of a telescopic system of 3, 4, 5, 8, 9, 10, 20, 21, a node for shifting the sighting beam with a micrometric screw 12 and a sighting target. The node of displacement of the sighting beam is made with the possibility of installation in a horizontal vertical plane. The element of the telescopic system 10 is made in the form of a rectangular prism with a roof on the hypotenuse edge. 7 il.

фиг.1figure 1

14850141485014

Изобретение относится к определению атмосферной рефракции при визировании геодезическим прибором и может быть использовано для измерения составляющих рефракции в приземном слое воздуха.The invention relates to the determination of atmospheric refraction when sighted by a geodetic instrument and can be used to measure the components of refraction in the surface layer of air.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства с тем, чтобы измерять в процессе маркшейдерскогеодезических съемок не только вертикальную, но и горизонтальную составляющие атмосферной рефракции, а также повышение точности определений.The purpose of the invention is to expand the functionality of the device in order to measure in the process of surveying geodetic surveys not only vertical, but also the horizontal components of atmospheric refraction, as well as improving the accuracy of determinations.

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства, проекция на вертикальную плоскость; на фиг. 2 — вид А на фиг. I, при вертикальном положении преломляющей грани пластины; на фиг. 3 — то же, при горизонтальном положении преломляющей грани; на фиг. 4 — палетка с группами парных штрихов; на фиг. 5 — схема действия жидкостного компенсатора; на фиг. 6 — ход лучей в прямоугольной призме с крышей на гипотенузной грани; на фиг. 7 — схема действия оптического клина, укрепленного перед плоскопараллельной пластиной микрометра.FIG. 1 shows a schematic diagram of the device, a projection on a vertical plane; in fig. 2 is a view A of FIG. I, with the vertical position of the refracting face of the plate; in fig. 3 - the same, with the horizontal position of the refractive edge; in fig. 4 - palette with groups of paired strokes; in fig. 5 is a diagram of the action of the liquid compensator; in fig. 6 - the course of the rays in a rectangular prism with a roof on the hypotenuse edge; in fig. 7 is a diagram of the action of an optical wedge reinforced in front of a plane-parallel micrometer plate.

Устройство состоит из подъемных винтов 1, подставки 2, фокусирующей линзы 3, сетки 4 нитей, окуляра 5, установочного уровня 6, корпуса 7, ампул 8 и 9 с жидкостью компенсатора, прямоугольной призмы с крышей 10, лупы 11, барабана 12 микрометра со шкалой, тяги 13, обоймы 14, оправы 15, плоскопараллельной пластины 16, оптического клина'17, подшипника 18, фиксатора 19, объектива 20 и зеркала 21. Палетка содержит горизонтально 22 и вертикально 23 ориентированные штрихи.The device consists of lifting screws 1, stand 2, focusing lens 3, mesh 4 threads, eyepiece 5, installation level 6, body 7, ampoules 8 and 9 with compensator fluid, rectangular prism with roof 10, magnifier 11, 12 micrometer drum with scale , thrust 13, the holder 14, the frame 15, the plane-parallel plate 16, the optical wedge'17, the bearing 18, the latch 19, the lens 20 and the mirror 21. The palette contains horizontally 22 and vertically 23 oriented strokes.

Телескопическая система устройства ломанного типа включает окуляр 5, сетку 4 нитей, фокусирующую линзу 3, зеркало 21, объектив 20, жидкостный компенсатор 8, 9 и выходную прямоугольную призму 10 с крышей на гипотенузной грани. Обойма 14 выполнена поворотной относительно корпуса 7, вращение осуществляется на подшипнике 18 вокруг оптической оси телескопической системы ВР, фиксатор 19 стопорит положение обоймы 14. Пластина 16, оптический клин 17 в оправе 15. тяга 13, барабан 12 и лупа 11 составляют микрометр, который поворачивается вместе с обоймой 14 относительно корпуса 7 вокруг оси ВР. Наклон оправы 15 относительно обоймы 14 осуществляется вокруг оси СВ вращением барабана 12. Плоскопараллельная пластина 16 и клин 17 установлены в пределах половины светового отверстия объектива. Палетка позволяет выполнить отсчитывание как горизонтальной, так и вертикальной составляющих рефракции.The telescopic system of the broken-type device includes an eyepiece 5, a grid of 4 filaments, a focusing lens 3, a mirror 21, a lens 20, a liquid compensator 8, 9 and an output rectangular prism 10 with a roof on the hypotenuse face. The yoke 14 is made rotatable relative to the housing 7, the rotation is carried out on the bearing 18 around the optical axis of the telescopic system BP, the latch 19 locks the position of the yoke 14. The plate 16, the optical wedge 17 in the frame 15. The thrust 13, the drum 12 and the magnifier 11 constitute a micrometer that turns together with the clip 14 relative to the housing 7 around the axis BP. The inclination of the frame 15 relative to the holder 14 is carried out around the axis of the core rotation of the drum 12. The plane-parallel plate 16 and the wedge 17 are installed within half of the light hole of the lens. The palette allows you to count both horizontal and vertical components of the refraction.

Процесс измерения составляющих рефракции заключается в визировании на палетку, установленную в фиксированном положении на удалении от устройства, и вращении барабана 12 микрометра. Соответственно тягой 13 наклоняется оправа 15 плоскопараллельной пластины 16 и клина 17 вокруг оси С£>. Пластина 16 и клин 17 смещают изображение в пределах половины светового отверстия объектива 20, в окуляр телескопической системы наблюдается двоение и взаимное перемещение изображений клиновидных и прямых штрихов палетки. Момент совпадения прямого штриха с биссектрисой клиновидного фиксируется отсчетом по шкале барабана 12 микрометра. Этот отсчет соответствует величине составляющей рефракции. Измерение вертикальной составляющей рефракции выполняется совмещением штрихов а и Ь группы 22 палетки, фиксатор 19 при этом находится в нижнем положении (фиг. 2). Измерение горизонтальной составляющей рефракции производится совмещением штрихов с и ά группы 23 палетки, чему соответствует положение фиксаторов 19 (фиг. 3).The process of measuring the components of refraction consists in sighting on a pallet installed in a fixed position away from the device and rotating the drum 12 micrometers. Accordingly, the bezel 13 inclines the rim 15 of the plane-parallel plate 16 and the wedge 17 around the axis C £>. The plate 16 and the wedge 17 displace the image within half of the light hole of the objective 20, the doubling and mutual movement of images of wedge-shaped and straight lines of the pallet are observed in the eyepiece of the telescopic system. The moment of coincidence of the straight line with the wedge-shaped bisectrix is recorded by reading on a 12-micrometer drum scale. This count corresponds to the magnitude of the component of refraction. Measurement of the vertical component of refraction is performed by combining the strokes a and b of the group 22 of the pallet, the latch 19 is in the lower position (Fig. 2). Measurement of the horizontal component of refraction is made by combining the strokes with and ά of the group 23 of the pallet, to which the position of the latches 19 corresponds (Fig. 3).

При наклоне устройства на небольшой угол ε жидкость в ампулах 8 и 9 (фиг. 5) образует два жидкостных клина с преломляющим углом ε, показатель преломления жидкости подбирается равным 1,5000. Он.·, н.. кий клин отклоняет луч к своему основанию на уголWhen the device is tilted at a small angle ε, the liquid in ampoules 8 and 9 (Fig. 5) forms two liquid wedges with a refractive angle ε, the refractive index of the liquid is chosen to be 1.5000. He. ·, N. Cue wedge deflects the beam to its base at an angle

ω=θ(η—1), (1)ω = θ (η — 1), (1)

где θ — преломляющий угол клина;where θ is the refracting angle of the wedge;

п — показатель преломления материала,n is the refractive index of the material

из которого выполнен клин.from which the wedge is made.

Два жидкостных клина в соответствии с выражением (I) отклоняют луч, направленный нормально к плоскости дна ампул, на угол (фиг. 5)Two liquid wedges in accordance with the expression (I) deflect the beam, directed normally to the plane of the bottom of the ampoules, by an angle (Fig. 5)

ω=2ε(1 · 500-1 )=ε.ω = 2ε (1 · 500-1) = ε.

Выберем систему пространственных координат ΟΧΥΖ (фиг. 6) таким образом, чтобы ось ΟΖ совпадала с оптической осью системы, а ось ΟΥ находилась в главной плоскости выходной призмы 10. Тогда вектор нормали поверхности жидкости в ампулах 8 и 9 компенсатора (вектор зенитного направления) находится в отвесной плоскости, проходящей через ось ΟΖ. Следом пересечения этой отвесной плоскости с плоскостью ΧΟΥ есть линия составляющая с осью ОХ угол φ.Select the spatial coordinate system ΟΧΥΖ (Fig. 6) so that the axis ΟΖ coincides with the optical axis of the system, and the axis ΟΥ is in the main plane of the output prism 10. Then the normal vector of the liquid surface in ampoules 8 and 9 of the compensator (vector of the zenith direction) is in a vertical plane passing through the axis ΟΖ. Following the intersection of this vertical plane with the plane ΧΟΥ there is a line component with the axis OX angle φ.

Компоненты единичного вектора нормали поверхности жидкости N по трем координатным осям следующие:The components of the unit vector of the surface normal of the liquid N along the three coordinate axes are as follows:

N —είπε · СО8^\N —είπε · СО8 ^ \

—είπε- 5ίηφ; (2)—Είπε- 5ίηφ; (2)

Ν^—βοεε.Ν ^ —βοε.

Поскольку единичный вектор луча, выходящего из компенсатора, компланарен вектору Ν, его уравнение имеет видSince the unit vector of the beam coming out of the compensator is complanar to vector Ν, its equation is

А=Ах1-\-Ау/-}-А2 к, (3)A = A x 1 - \ - Ay / -} - A 2 k, (3)

5five

14850141485014

//

где Лх=5ше-со5<р;where Л х = 5ш-со5 <р;

Ау=81пг-$1плр; (4)Ay = 81pg- $ 1plr; (four)

Ах=со8е,.Ah = so8e ,.

При падении луча света на ребро крыши 5 выходной призмы 10 в точке В происходит полное внутреннее отражение. Уравнение единичного вектора ребра крыши, имеющей угол наклона 45° к оси ОУ, имеет видWhen a ray of light falls on the edge of the roof 5 of the output prism 10 at point B, total internal reflection occurs. The equation of a unit vector of a roof edge, having a 45 ° angle of inclination to the OS axis, has the form

(5) 10 (5) 10

Тогда уравнение единичного вектора луча после отражения в точке может быть найдено из выраженияThen the equation of the unit vector of the ray after reflection at a point can be found from the expression

______ 15______ 15

А =-А'+2Р(РА'). (6)A = -A '+ 2P (PA'). (6)

Подставляя (3) и (5) в (6), после преобразований получаютSubstituting (3) and (5) into (6), after transformations, we obtain

(7) 20(7) 20

Доказательством горизонтальности вектора отраженного луча является его перпендикулярность единичному вектору нормали к поверхности жидкости Ν. При этом условии должно обращаться в нуль скалярное 25 произведение векторов, т. е.The proof of the horizontal position of the reflected beam vector is its perpendicularity to the unit normal vector to the liquid surface Ν. Under this condition, the scalar 25 product of vectors should vanish, i.e.

(/У-Л*)=О. (8)(/ U-L *) = O. (eight)

Условие горизонтальности составляющей Лх вектора отраженного луча Л" обеспечи- 30 вающее строгую ориентировку горизонтальной составляющей рефракции, имеет видThe condition of horizontality of the component Lh of the vector of the reflected beam L ", which ensures the strict orientation of the horizontal component of refraction, has the form

Лх=^х (9)Lx = ^ x (9)

Подстановкой (2) и (4) в формулу (8) получаютSubstitution (2) and (4) in the formula (8) receive

(Ν Α*)—8Ϊ.η2ΐ,· со82у. (10)(Ν Α *) - 8Ϊ.η 2 ΐ, · ω8 2 y. (ten)

Поскольку величина угла е составляет примерно 10''то при любых значениях угла φ условие (8) удовлетворяется с ошибкой не более 0,6· 10_6. Условие (9) переходит в тождество. Поскольку составляющие Л? и Ах равны по величине и имеют противоположные знаки, то изображение палетки в зрительной трубе стабилизировано как по вертикали, так и по горизонтали, что обеспечивает высокую точность измерения составляющих приращений рефракции.Since the magnitude of the angle e is approximately 10''to, for any values of the angle φ, condition (8) is satisfied with an error of no more than 0.6 · 10 _6 . Condition (9) becomes identity. Since the components of L? and A x are equal in size and have opposite signs, the image of the palette in the telescope is stabilized both vertically and horizontally, which ensures high accuracy of measurement of the components of the refraction increments.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Устройство для определения изменений рефракции, содержащее последовательно расположенные телескопическую систему, узел смещения визирного луча с микрометром и визирную цель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей за счет дополнительного определения изменений горизонтальной рефракции, оно снабжено оптическим клином, расположенным после узла смещения визирного луча, выполненного с возможностью перевода в горизонтальную плоскость, оптический клин жестко связан с узлом смещения визирного луча, а телескопическая система выполнена с жидкостным компенсатором, на выходе которого установлена введенная крышеобразная прямоугольная призма.A device for determining changes in refraction, containing successively located telescopic system, a node for shifting the sighting beam with a micrometer and a sighting target, characterized in that, in order to improve accuracy and enhance functionality due to the additional determination of changes in horizontal refraction, it is equipped with an optical wedge located after the node of the bias of the sighting beam, made with the possibility of translation into the horizontal plane, the optical wedge is rigidly connected with the node of the bias of the sight beam, and the telescopic system is made with a liquid compensator, the output of which has an inserted roof-shaped rectangular prism. вид Аview A 14850141485014 ' Фиг. 7'FIG. 7
SU874257754A 1987-06-08 1987-06-08 Device for determining refraction variations SU1485014A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874257754A SU1485014A1 (en) 1987-06-08 1987-06-08 Device for determining refraction variations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874257754A SU1485014A1 (en) 1987-06-08 1987-06-08 Device for determining refraction variations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1485014A1 true SU1485014A1 (en) 1989-06-07

Family

ID=21309217

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874257754A SU1485014A1 (en) 1987-06-08 1987-06-08 Device for determining refraction variations

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1485014A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6108919A (en) * 1997-07-07 2000-08-29 Wu; Chyi-Yiing Automatic optical plumbing instrument

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6108919A (en) * 1997-07-07 2000-08-29 Wu; Chyi-Yiing Automatic optical plumbing instrument

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1485014A1 (en) Device for determining refraction variations
US3220297A (en) Self compensating telescope level having fixed and pendulum mounted pairs of reflecting surfaces
US3557458A (en) Coding theodolite
US3059520A (en) Automatic leveling apparatus
CN1025972C (en) Comprehensive checker for precise levelling instrument
US3580687A (en) Survey level
US1524089A (en) Measuring device
GB1343346A (en) Optical devices for distance measurement
US3724950A (en) Optical instrument for determining the distance between two measuring points
Williams et al. Two wavelength angular refraction measurement
RU2060461C1 (en) Code theodolite
RU2106600C1 (en) Autocollimation theodolite
SU1076861A1 (en) Autocollimator
SU721673A1 (en) Device for checking pyramidal shape of pentaprizms
RU1573985C (en) Direction maintenance device
RU2018084C1 (en) Self-levelling level
Carman et al. Camera calibration in Canada
RU2036420C1 (en) Goniometer optical system
SU1446474A1 (en) Apparatus for measuring angles
US2253174A (en) Measuring instrument
SU1585681A1 (en) Apparatus for determining astronomical coordinates
SU879541A1 (en) Photoelectric automatic collimator
SU49335A1 (en) The method of measuring the magnetic declination
SU408147A1 (en) OPTICAL DEVICE FOR DETERMINATION OF OBJECT POINT DISPLACEMENTS
SU1339394A1 (en) Theodolite