SU708154A1 - Device for standardizing gyrotheodolite - Google Patents

Device for standardizing gyrotheodolite Download PDF

Info

Publication number
SU708154A1
SU708154A1 SU772547752A SU2547752A SU708154A1 SU 708154 A1 SU708154 A1 SU 708154A1 SU 772547752 A SU772547752 A SU 772547752A SU 2547752 A SU2547752 A SU 2547752A SU 708154 A1 SU708154 A1 SU 708154A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
analyzer
radiation
plane
rays
polarization
Prior art date
Application number
SU772547752A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Саввич Дуб
Original Assignee
Предприятие П/Я А-1158
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 Предприятие П/Я А-1158 filed Critical Предприятие П/Я А-1158
Priority to SU772547752A priority Critical patent/SU708154A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU708154A1 publication Critical patent/SU708154A1/en

Links

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ЭТАЛОНИРОВАНИЯГИРОТЕОЛОЛИТА(54) DEVICE OF DPJ OF STANDARDING OF MICROTHEOLOLITE

Изобретение относитс  к геодезическому приборостроению, в частности, к устройствам дл  ориентировани  опорных элементов (например, зеркал) в пространстве относительно поверхности Земли или базового хранител  направлени  при эталонировании гиротеодолитов .The invention relates to geodetic instrumentation, in particular, to devices for orienting support elements (e.g., mirrors) in space relative to the surface of the Earth or the basic direction storage when calibrating gyrotheodolites.

Известны устройства дл  эталонировани  гиротеодолитов (1, состо щие из обратных отвесов, жезла, несущего на себе опорные элементы (зеркала ) , и датчиков, размещенных на жезле контролирующих положение его концов относительно струн обратных отвесов.Devices are known for calibrating gyrotoodolites (1, consisting of backward plumb, a rod carrying support elements (mirrors), and sensors placed on a rod controlling the position of its ends relative to the strings of reverse plumb lines.

Устройство обладает температурной нестабильностью, так как при изменении температуры происход т деформации самого жезла и узлов крепле ни  опорных элементов, вызывающих, в конечном счете, изменение положени  опорных элементов относительно хранител  направлени , выполненного в виде струи обратных отвесон.The device has a temperature instability, since with a change in temperature, deformations of the rod itself and the fastening elements of the supporting elements occur, ultimately causing a change in the position of the supporting elements relative to the directional holder, made in the form of a jet of inverse plummet.

Наибопее близким к изобретению по техн1Г еской сущности  вл етс  устройство дл  эта.чоннрорани  гиротеодолитов , сссто щео .з дЕзух геодезических знаков,например обратных отвесов укрепленных на них диафрагм, формирующих и стабилизирующих в пространсве узкий пучок лазерного излучени , попадающего на анализатор, изготовленный из двулучепреломл ющёго материала , фотоприемника и пол роида перед ним, след щего привода, вход которого подк.гпочен к фотоприемнику, а выходной вал ориентирует анализатор относительно оси лазерного излучени  2 .Most closely related to the invention, by its technical nature, is a device for this arrangement of gyrotheodoliths, ss. the photodetector and the polaroid in front of it, the follower drive, whose input is connected to the photodetector, and the output shaft orients the analyzer relative to the axis of the laser beam. 2.

Устройство обладает температурной нестабильностью. Основным источником температурной нестабильности  вл етс  анализатор, изготовленный из двулучепреломл ющёго материала. Нестабильность по вл етс  вследствие температурного изменени  коэффициентов преломлени  вдоль осей лвулучепреломл ющего кристалла,  вл ющегос  материалом анализатора.The device has a temperature instability. The main source of temperature instability is an analyzer made of birefringent material. The instability arises due to the temperature variation of the refractive indices along the axes of the leu-refracting crystal, which is the analyzer material.

В результате изменени  коэффициентов преломлени  дл  обыьновенного и необыкновенного лучей, на которые расщепл етс  падающее на анализатор лазерное излучение, происходит изменение разности хола этих лучей в анализаторе, в 11зываюи1 иеремр1 ,оиие интерференционной картины, образующейс  на фотоприемнике. В результ те след щий привод поворачивает анализатор до момента, когда устанавливаетс  нулева  разность хода обыкновенного и необыкновенного лучей в анализаторе. Этот угол поворота и  вл етс  температурной нестабильностью опорного-элемента (зеркала),расположенного на анализаторе.As a result of a change in the refractive indices for the ordinary and extraordinary rays, into which the laser radiation incident on the analyzer is split, the difference in the intensity of these rays in the analyzer changes in the optical pattern of the photodetector. As a result, the servo drive rotates the analyzer until the moment when the zero path difference between the ordinary and extraordinary rays in the analyzer is established. This angle of rotation is the temperature instability of the reference element (mirror) located on the analyzer.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности ориентировани  опорного элемента относительно.хранител  направлени , путем исключени  температурных вли ний.The aim of the invention is to improve the accuracy of the orientation of the support element relative to the directional guard, by eliminating temperature effects.

Это достигаетс  выполнением анализатора из двух плоскопараллельных пластин, разделенных третьей пластиной , измен ющей направление пол рности лучей на 90, причем главные оси кристаллического материала пЛастин анализатора расположены симметрично относительно третьей пластины.This is achieved by performing an analyzer of two plane-parallel plates separated by a third plate, which changes the polarity of the rays by 90, with the main axes of the crystalline material PLastin of the analyzer arranged symmetrically with respect to the third plate.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - оптическа  схема анализатора.FIG. 1 shows a diagram of the proposed device; in fig. 2 is an optical analyzer circuit.

Устройство состоит из источника 1 модулированного когерентного излучени , например лазера с модул тором формирующих диафрагм 2 и 3, установленных на геодезических знаках 4, вл ющихс  базовыми хранител ми направлени , анализатора 5, расположенного между диафрагмами и имеющего возможность поворота вгоризонтальной плоскости с помощ: ю сервопривода 6. Выхо фотоприемника 7 св зан с входом сервопривода , перед фотоприемнихом установлен пол роид 8.The device consists of a source 1 of modulated coherent radiation, such as a laser with a modulator of forming diaphragms 2 and 3, mounted on geodetic signs 4, which are the basic directional storage, analyzer 5, located between the diaphragms and having the ability to rotate in a horizontal plane with the help of a servo drive 6. The output of the photodetector 7 is connected with the servo drive input, before the photodetector a polaroid 8 is installed.

Анализатор 5 содержит плоскопараллельныо пластины 9 и 10 из двулучепреломл ющего материала. Размеры этих пластин одинаковы, а главные оптические оси (кристаллов) лежат в одной плоскости, в частном случае горизонтальной . Направление главных осей 11 и 12 таково, что они симметричны относительно плоскости 13, перпендикул рной оптической оси устройства . Между плоскопараллельнымл пласнамл 9 и 10 расположена пластина 14, предназначенна  дл  поворота пол ризованных пучков лучей на 90. Такой пластиной может служить кварцева  пластина, главна  (кристаллическа ) ось которой совпадает с оптической осью устройства. На боковую поверхность анализатора нанесено отражающее покрытие 15, которое  вл етс  опорным элементом при эталонировании гиротеодолитов.The analyzer 5 comprises plane-parallel plates 9 and 10 of birefringent material. The dimensions of these plates are the same, and the main optical axes (of the crystals) lie in the same plane, in the particular case of the horizontal one. The directions of the main axes 11 and 12 are such that they are symmetrical about the plane 13, which is perpendicular to the optical axis of the device. A plate 14 is located between the plane-parallel plates 9 and 10 and is designed to rotate polarized beams of rays by 90. Such a plate can be a quartz plate, the main (crystalline) axis of which coincides with the optical axis of the device. A reflecting coating 15 is applied to the lateral surface of the analyzer, which is the supporting element when calibrating the gyrotheodolites.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Модулированное излучение лазера 1 попадает на диафрагму 2, котора  вырезает узкий пучок из всего излучени  лазера. За счет малых размеров диафрагмы возникает дифракци , причем дифракционное изображение проекThe modulated laser radiation 1 hits the diaphragm 2, which cuts a narrow beam from the total laser radiation. Due to the small size of the aperture diffraction occurs, and the diffraction image of the project

тируетс  через анализатор 5 на диафрагму 3. В случае, когда направление пол ризации лазерного излучени  расположено под 45 к горизонтальной плоскости, падающий на анализатор 5 луч .расщепл етс  пластиной 9 на обыкновенный и необыкновенный лучи, которые пол ризованы под пр мым углом друг к другу. Так как обыкновенный луч не преломл етс  на передней грани пластины 9, а необыкновенный преломл етс , то лучи расход тс  и на второй грани пластины 9 приобретают разность хода (разность фаз). Пластина 14 поворачивает плоскости пол ризации обыкновенного и необыкновенного лучей на 90. При этом оказываетс , что луч, который был обыкновенньм в пластине 9, становитс  необыкновенным в пластине 10 и наоборот. На фиг. 2 обыкновенные лучи обозначены двойной стрелкой. Так как толщина пластин 9 и 10 одинакова , то разности хода, создаваемые пластинами 9 и 10, одинаковы, но они имеют разные знаки, то есть суммарна  разность хода лучей в анализаторе 5 равна нулю. Если происход  температурные изменени  коэффициенто преломлени  обыкновенного и необыкновенного лучей, то разности хода, вносимые каждой из пластин, измен ютс , но суммарна  разность хода остаетс  равной нулю. Поэтому температурные изменени  коэффициентов преломлени  обЬ1кновенного и необыкновенного лучей не внос т дополнительной суммарной разности хода,т.е.не внос т погрешности в положение интерференционной картины,котора , образуетс  после пол роида 8 в плоскости фотоприемника 7.through the analyzer 5 to the diaphragm 3. In the case when the direction of polarization of the laser radiation is located 45 to the horizontal plane, the beam incident on the analyzer 5 is split by the plate 9 into the ordinary and extraordinary rays that are polarized at a right angle to each other . Since the ordinary beam is not refracted on the front face of the plate 9, but the extraordinary refracted, the rays diverge and on the second face of the plate 9 acquire a path difference (phase difference). The plate 14 rotates the polarization planes of the ordinary and extraordinary rays by 90. In this case, the beam that was ordinary in plate 9 becomes unusual in plate 10 and vice versa. FIG. 2 ordinary rays are marked with a double arrow. Since the thickness of the plates 9 and 10 is the same, the path differences created by the plates 9 and 10 are the same, but they have different signs, that is, the total path difference of the rays in the analyzer 5 is zero. If temperature changes occur in the refractive index of the ordinary and extraordinary rays, the path differences introduced by each of the plates change, but the total path difference remains equal to zero. Therefore, temperature changes in the refractive indices of the oblique and extraordinary rays do not introduce an additional total path difference, i.e., they do not introduce errors into the position of the interference pattern, which is formed after polaroid 8 in the plane of the photodetector 7.

Claims (2)

Так как диафрагмы 2 и 3 формируют пучок излучени , ориентированный отнсительно геодезических знаков 4, суммарна  разность хода лучей после анализатора будет равной нулю только в случае, когда передн   грань пластины 9 будет перпендикул рна оси пучка излучени , сформированного диафрагма 2 и 3. Поворот анализатора 5 обеспечиваетс  сервоприводом 6 в зависимости от положени  интерференционной катины , образующейс  на фотоприемнике Интерференционна  картина образуете после интерференции (сложени ) обык- новенного и необыкновенного лучей, выход щих из анализатора 5.. Если входна  грань пластины 9 анализатора не перпендикул рна оси лазерного излучени , то разности хода, возникающие из-за поворота анализатора 5 в пластинах 9 и 10, складываютс , и суммарна  разность хода на выхоле анализатора 5 соответствует разности хода, которую можно, по.пучить, использу  анализатор в виде одной пластины 9 с удвоешной толщиной. Таким образом, сказываетс , что разность хода лучей на выходе анали затора 5 зависит от его ориентации относительно пучка лазерного излуче и не зависит от изменени  коэффицие тов преломлени  пластин при изменен температуры анализатора 5, Пластина 14 может быть выполнена различными способами, например, из кристалла кварца толщиной преимущес венно 4, 14 мм и главной оптической осью, совпадающей с оптической осью устройства, В этом случае поворот плоскости пол ризации-на ЭО лучей, вышедших из пластины 9,осуществл ет за счет эффекта естественного вращени  плоскости пол ризации излучени  в кристаллическом кварце. Как было сказано выше, в плоскости фотоприемника 7 получаетс  интерферен ционна  картина, положение которой зависит от разности хода лучей, соз даваемых анализатЬром 5. Если разность хода лучей равна О , то плоскость пол ризации излучени  на выходе анализатора совпадает с плос костью пол ризации падающего на анализатор излучени .Пол роид 8 уст новлен так,что его главна  полость скрещена с направлением пол ризации падающего на анализатор излучени  , В результате на фотоприемни ,ке 7 будет минимум освешенности .При изменении разности хода лучей за анализатором 5 окажетс , что излучение имеет не линейную пол ризацию , а эллиптическую, поэтому за по л роидом 8 на фотоприемнике 7 будет увеличиватьс  освещенность с увеличением разности хода лучей за анализатором 8. По вившийс  сигнал на фотоприемнике 7 подаетс  на сервопривод 6, поворачивающий анализатор 5 в направлении, соответствующем уменьшению сигнала с фотоприемника 7, Направление поворота легко определ етс  с помощью обычных средств (синхронного детектора) при модул ции излучени  в источнике излучени  1 по плоскости пол ризации. Таким образом, эталонный элемент 15 (зеркало) всегда строго определенным образом ориентируетс  и стабилизируетс  относительно направлени , заданного геодезическими знаками 4, Изобретение позвол ет реализовать высокую угловую чувствительность анализатора на основе двулучепреломл кмдих материалов, составл ющую 0,1 - 0,01, и получить стабильность положени  опорного элемента 15, близкой к величине угловой чувствительности устройства . Формула изобретени  Устройство дл  эталонировани  гиротеодолита , содержащее источник модулированного когерентного излучени ,Б потоке которого на стабильных гео знаках закреплены диафрагмы, а между ними - угловой анализатор из двулучепреломл ющего материала, за которым последовательно расположены пол роид и фотоприемник, соединенный с сервоприводом анализатора, о т л и чающеес  тем, что, с целью .повышени  точности путем исключени  температурных вли ний, в нем анализатор выполнен в виде двух плоскопараллельных пластин, главные оптические оси которых симметричны относительно плоскости, перпендикул рной оптической оси анализатора, а между пластинакш помещен оптический элемент, поворачивающий плоскость пол ризации из лучени  на 90 . Источники инфо{ ации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Р занцев Г.Е, и др. Хранитель направлени  на основе обратных отвесов . Вопросы атомной науки и техники. Сери  Проектирование, 1976, вып. (12), с. 91 - 94. Since diaphragms 2 and 3 form a beam of radiation oriented relative to geodetic marks 4, the total difference in the path of the rays after the analyzer will be zero only if the front face of the plate 9 is perpendicular to the axis of the radiation beam and the aperture 2 is formed. Rotation of the analyzer 5 provided by servo 6, depending on the position of the interference katina, which is formed on the photodetector, after the interference (addition) of the ordinary and extraordinary rays form an interference pattern 5 from the analyzer. If the input face of the analyzer plate 9 is not perpendicular to the laser radiation axis, the path differences resulting from the rotation of the analyzer 5 in the plates 9 and 10 add up, and the total path difference at the analyzer 5 output corresponds to the path difference which can be puffed using the analyzer in the form of a single plate 9 with a double thickness. Thus, the difference in the path of the rays at the output of analyzer 5 depends on its orientation relative to the laser beam and does not depend on the change in the refractive indices of the plates when the temperature of the analyzer 5 is changed. Plate 14 can be made in various ways, from a quartz crystal predominantly 4, 14 mm thick and the main optical axis coinciding with the optical axis of the device. In this case, the polarization plane — on the EO rays emerging from the plate 9 — is due to the effect of natural rotation of the polarization plane of radiation in crystalline quartz. As mentioned above, in the plane of the photodetector 7 an interference pattern is obtained, the position of which depends on the path difference created by analyzer 5. If the path difference of the rays is O, then the plane of polarization of the radiation at the output of the analyzer coincides with the plane of polarization of the incident The radiation analyzer. Polaroid 8 is set so that its main cavity is crossed with the direction of polarization of the radiation incident on the analyzer. As a result, at photoreceiver, ke 7 will have a minimum of refreshment. rays behind analyzer 5 will appear that the radiation has not linear polarization, but elliptical, so behind lane 8 on photoreceiver 7 the illumination will increase with increasing path difference behind the analyzer 8. The signal received on photoreceiver 7 is fed to servo 6 turning analyzer 5 in the direction corresponding to the reduction of the signal from the photodetector 7. The direction of rotation is easily determined using conventional means (synchronous detector) by modulating the radiation in the radiation source 1 along the plane along lization. Thus, the reference element 15 (mirror) is always strictly and precisely oriented and stabilized relative to the direction given by the geodesic signs 4. The invention allows to realize a high angular sensitivity of the analyzer based on birefringent materials and 0.1 to 0.01. the stability of the position of the support element 15, close to the magnitude of the angular sensitivity of the device. Apparatus of the Invention A device for calibrating a gyrotheodolite, containing a source of modulated coherent radiation, the flow of which has stable diaphragms on stable geo-signs, and between them an angular analyzer of birefringent material, behind which are sequentially located a polaroid and a photodetector connected to the analyzer servo drive, It is also possible that, in order to increase accuracy by eliminating temperature effects, in it the analyzer is made in the form of two plane-parallel plates, the main The tic axes of which are symmetrical with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the analyzer, and an optical element placed between the plates and turning the polarization plane from the radiation by 90. Sources of information taken into account in the examination 1. G. Zantsev, and others. Keeper of direction based on reverse plumb lines. Questions of atomic science and technology. Seri Engineering, 1976, no. (12), p. 91 - 94. 2.Авторское свидетельство СССР 499756, М., кл. G 01 С 25/00, 1978 (прототип).2. Author's certificate of the USSR 499756, M., cl. G 01 C 25/00, 1978 (prototype).
SU772547752A 1977-11-28 1977-11-28 Device for standardizing gyrotheodolite SU708154A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772547752A SU708154A1 (en) 1977-11-28 1977-11-28 Device for standardizing gyrotheodolite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772547752A SU708154A1 (en) 1977-11-28 1977-11-28 Device for standardizing gyrotheodolite

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU708154A1 true SU708154A1 (en) 1980-01-05

Family

ID=20734873

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU772547752A SU708154A1 (en) 1977-11-28 1977-11-28 Device for standardizing gyrotheodolite

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU708154A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2696807C1 (en) * 2019-01-10 2019-08-06 Иван Владимирович Чернов Method for determining a coefficient of reducing a priori estimation of accuracy of determining azimuth with gyrotheodolite
RU2772736C1 (en) * 2021-02-19 2022-05-25 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ Apparatus for determining single-altitude high-accuracy geodetic reference directions in field conditions

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2696807C1 (en) * 2019-01-10 2019-08-06 Иван Владимирович Чернов Method for determining a coefficient of reducing a priori estimation of accuracy of determining azimuth with gyrotheodolite
RU2772736C1 (en) * 2021-02-19 2022-05-25 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ Apparatus for determining single-altitude high-accuracy geodetic reference directions in field conditions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4963022A (en) Method and apparatus for generating a straight reference line
US3871771A (en) Optical apparatus for determining deviations from a predetermined form of a surface
WO2021083043A1 (en) Exposure light beam phase measurement method in laser interference photolithography, and photolithography system
Kennedy A refinement of the Michelson-Morley experiment
JPS58501597A (en) optical device
JPH0466295B2 (en)
US3584959A (en) Shaft position encoders
US4289403A (en) Optical phase modulation instruments
EP0210273A1 (en) Stabilized ring laser bias system
GB2167554A (en) Optically sensing device
WO2021083045A1 (en) Phase measurement device for laser interference photolithography system, and method for using same
US3692385A (en) Rotation sensitive retarder system
Bouyer The centenary of Sagnac effect and its applications: From electromagnetic to matter waves
TW440737B (en) Method and apparatus for measuring cell gap of vertical alignment liquid crystal panel
SU708154A1 (en) Device for standardizing gyrotheodolite
US3554653A (en) Autocollimator
CN1207532C (en) Detector of optical wave plate
US3438712A (en) Magneto-optical displacement sensing device
JPS63241305A (en) Fringe scanning method
GB1303261A (en)
JP2759115B2 (en) Measurement device for third-order nonlinear optical characteristics
SU994915A2 (en) Device for determining incline angle
Okun et al. Holographic prism on photo-thermo-refractive glass for metrological applications
Lang Optical deflector with high and variable sensitivity
RU2382332C2 (en) Gyroscope on stabilised solid-state laser without dead band