lazernaya_tekhnika_uchebnik (863459), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Аналогичный отражатель 7 установлен в опорном плече интерферометра.На нагрузке фотоприемника 3 на выходе опорного интерферометравыделяется частота f, равная разности между частотами ортогонально поляризованных зеемановских компонент в излучении лазера, На нагрузкефотоприемника 4 на выходе измерительного интерферометра выделяетсячастота, равная f + fд, где fд – доплеровская частота, пропорциональнаяскорости движения подвижного отражателя.
Измерительный электронный блок 5 определяет разность5частот на выходах опорного и измерительного интерферометров и7измеряемую скорость.5345Пределы измерения скорости этого устройства от нуля до1±0,3 м/с. Погрешность измеренийРис. 4.26. Схема прибора ДИП-2скорости 5·10‒6 м/с. Одновременно104прибор может измерять перемещения в пределах от нуля до ±40 м с погрешностью 10‒7–10‒9 за время усреднения 32 мкс.Среди современных лазерных измерителей скорости и дальности,использующих эффект Доплера, можно выделить прибор ЛИСД-2Фпроизводства ФГУП НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха.
Данный прибор может производить измерения в плотном потоке машин при слабомснеге, дожде и тумане до приближающегося или удаляющегося объекта, двигающегося со скоростью до 250 км/ч с погрешностью измерения1,5 км/ч. Погрешность измерения дальности определяется величиной±(0,3 + 0,001D) м в диапазоне от 5 до 1000 м.4.9.
Лазерные геодезические приборыВ инженерных изысканиях и строительстве при выполнении многих видов инженерно-геодезических работ применяют лазерные системы и приборы, которые позволяют решать инженерные задачи болееэффективно, чем традиционные геодезические средства измерений (теодолиты, нивелиры, приборы для линейных измерений).
Лазерные геодезические системы и приборы позволяют автоматизировать процессизмерений и повысить точность.Появление лазерных геодезических приборов привело к разработке новых методов геодезических измерений. Луч лазера, в отличие отвизирной оси геодезических приборов, реально наблюдаем, так как оннесет определенную световую энергию в заданном направлении. Благодаря этому открываются возможности автоматизации геодезическихизмерений и их контроля, особенно при выполнении планировочныхработ и при строительстве сооружений линейного типа.
Световой луч,ориентированный определенным образом, является опорной линиейили создает световую плоскость, относительно которых при помощифотоприемных устройств могут выполняться необходимые геодезические измерения. Работы по созданию лазерных геодезических системи приборов ведутся во всем мире. В настоящее время разработаны исерийно производятся лазерные нивелиры, теодолиты, центриры, системы для управления работой строительных машин и механизмов,светодальномеры, тахеометры, насадки к теодолитам, нивелирам и др.Лазеры, используемые в геодезических приборах, должны обладатькомпактностью, надежностью в работе, стабильностью направлениялазерного луча, ударопрочностью и влагостойкостью.105Конструктивно геодезические приборы с лазерами, как правило,выполнены так, что лазер установлен параллельно визирной оси геодезического прибора, на котором он смонтирован.
Иногда лазерный лучнаправляется с помощью оптических элементов параллельно визирнойоси зрительной трубы, служащей для наведения лазерного луча. Перед выходным отверстием лазера для уменьшения расходимости светового пучка устанавливают телескопическую систему. Если световойпучок пропустить через телескопическую систему, то на выходе уголрасходимости пучка уменьшится пропорционально увеличению телескопической системы. Телескопическая система позволяет также сфокусировать лазерный пучок на расстоянии в несколько сотен метров,что значительно облегчает решение различных инженерных задач приработе с лазерными геодезическими приборами.
При использованиителескопической системы с увеличением 30× диаметр лазерного пучкана расстоянии 500 м от прибора равен 50 мм.При выполнении планово-высотных измерений и для задания направления световой луч принимают за опорную линию, относительно которой выполняют соответствующие измерения. Основным преимуществом лазерных геодезических приборов является возможностьполной автоматизации измерений за счет создания видимой световойвизирной линии или плоскости. При измерениях используют фотоэлектрическую или визуальную индикацию лазерного луча. При визуальной индикации для отсчетов по лучу используется экран, на которыйнанесена сетка квадратов или линии в виде концентрических окружностей, а также нивелирная рейка.
Точность визуального отсчета по световому пятну от лазерного луча зависит не только от диаметра пятна, нои от амплитуды колебания луча, которые вызываются непостоянствомзначения показателя преломления воздуха.Увеличение точности визуального отсчета может быть достигнуто путем размещения зонных пластин в телескопической системе.Они представляют собой чередующиеся прозрачные и непрозрачныеконцентрические кольца, нанесенные на прозрачное основание. Приустановке такой зонной пластины на выходе из телескопа лазерный пучок вследствие дифракции преобразуется в чередующиеся светлые итемные концентрические кольца. Они позволяют с высокой точностьюопределять положение оси светового пучка.При фотоэлектрической индикации используются фотоэлектрические системы различных типов.
Наиболее простым лазерным фото106приемником можно считать фотоэлемент, который перемещают вдольрейки, установленной вертикально или горизонтально. В момент прохождения фотоэлемента через световое пятно регистрируют сигнал навыходе фотоэлемента с помощью индикаторного устройства и фиксируют положение фотоприемника на рейке. Погрешность регистрации положения светового пятна фотоприемником составляет 1–2 мм на 100 м.Фотоприемником другого типа является следящее фотоэлектрическое устройство, выполненное в виде двух фотоприемников (например,разрезные фотодиоды), автоматически следящих за центром светового пучка и фиксирующих его положение, при котором на фотоприемниках имеется одинаковая освещенность.
Такое устройство имеет погрешность измерения 0,3–0,5 мм на расстоянии в 100 м. Фотоприемныеустройства с четырьмя фотоэлементами позволяют фиксировать положение лазерного луча по двум осям с погрешностью единичного измерения до 0,1 мм на расстоянии 100 м. Современные фотоприемныеустройства, как правило, имеют многоэлементные приемники, позволяющие не только определять положение лазерного пятна в плоскостианализа, но и выдавать информацию в цифровой форме, что значительно упрощает последующую обработку сигнала.Все существующие лазерные геодезические приборы, применяемые в строительстве и изысканиях, можно разделить, на две группы:собственно лазерные приборы геодезического назначения и насадкиили составные части традиционных геодезических приборов.Измерение расстояний было одним из первых технических применений лазеров.
Первый экспериментальный дальномер был испытануже в 1961 г. Подавляющее большинство современных лазерных дальномеров являются импульсными и используются либо в составе локационных или геодезических комплексов либо в качестве самостоятельных устройств. Такие приборы определяют расстояние в соответствиис формулойD = cτ/2,где τ – измеренное время прихода отраженного от цели импульса относительно опорного; c – скорость распространения электромагнитногоизлучения в среде распространения.Обычно в качестве источников излучения используются мощныетвердотельные лазеры при измерениях расстояний более 1 км или полупроводниковые лазеры в малогабаритных устройствах с измерением107от нескольких метров до нескольких километров, а погрешность измерения большинства из них лежит в области нескольких дециметровпри дальности действия до 30 км.
Основными преимуществами такихлазерных дальномеров перед радиодальномерами являются более высокая точность измерений, более высокая помехозащищенность, отсутствие паразитных отражений при работе в приземном слое атмосферы.К недостаткам лазерных дальномеров следует отнести большее затухание сигнала в атмосфере и увеличение времени наведения на цельиз-за малой расходимости лазерного пучка. К современным лазернымимпульсным дальномерам следует отнести приборы с твердотельнымилазерными источниками на гранатовых матрицах с активатором, в качестве которого использован редкоземельный элемент неодим, (ДИМ-3,ЛДИ-14 и КТД-2-2) или на стекле, активированным эрбием (EG-LRF),излучающими на длинах волн 1,079 и 1,54 мкм, соответственно. Этиприборы работают в диапазоне измеряемых дальностей от 50 м до10 или 25 км с погрешностью измерений до 0,5 м.Для более точных измерений дальности используют фазовый способ измерения, основанный на определении разности фаз между сигналом, прошедшим определяемое расстояние, и опорным сигналом, формируемым в самом приборе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
