Как работят лазерните измервателни уреди

Строителните и свързаните с тях инженерни проучвания не са пълни без инженерно -геодезически работи. Тук лазерните измервателни устройства се оказват особено полезни, което ви позволява по -ефективно да решавате съответните проблеми. Процесите, които традиционно се извършват с помощта на класически нива, теодолити, линейни измервателни устройства, сега могат да показват по -висока точност и обикновено могат да бъдат автоматизирани.

Геодезическите методи за измерване са се развили значително с появата на лазерни геодезически инструменти. Лазерен лъч той е буквално видим, за разлика от прицелната ос на устройството, което улеснява планирането по време на строителството, измерването и мониторинга на резултатите. Лъчът е ориентиран по определен начин и служи като отправна линия, или се създава равнина, по отношение на която могат да се извършват допълнителни измервания с помощта на специални фотоелектрически индикатори или чрез визуална индикация на лъча.

Лазерни измервателни уреди се създават и подобряват по целия свят. Серийно произведени лазерни нива, теодолити, приставки за тях, отвеси, оптични далекомери, тахеометри, системи за управление на строителни механизми и др.

Така, компактни лазери са поставени в удароустойчива и влагоустойчива система на измервателното устройство, като същевременно демонстрират висока надеждност на работа и стабилност на посоката на лъча.Обикновено лазерът в такова устройство е инсталиран успоредно на неговата прицелна ос, но в някои случаи лазерът е монтиран в устройството, така че посоката на оста се задава с помощта на допълнителни оптични елементи. Прицелната тръба се използва за насочване на лъча.

За да се намали разминаването на лазерния лъч, a телескопична система, което намалява ъгъла на разминаване на лъча пропорционално на увеличаването му.

Телескопичната система също помага за образуването на фокусиран лазерен лъч на разстояние стотици метри от инструмента. Ако увеличението на телескопичната система е, да речем, тридесеткратно, тогава ще се получи лазерен лъч с диаметър 5 cm на разстояние 500 m.

Ако се извърши визуална индикация на лъча, след това за отчитания се използва екран с решетка от квадрати или концентрични кръгове, както и изравняващ прът. В този случай точността на отчитане зависи както от диаметъра на светлинното петно, така и от амплитудата на трептенето на лъча поради променливия показател на пречупване на въздуха.

Точността на отчитане може да се увеличи чрез поставяне на зонни плочи в телескопичната система — прозрачни плочи с редуващи се (прозрачни и непрозрачни) концентрични пръстени, приложени към тях. Явлението дефракция разделя лъча на светли и тъмни пръстени. Сега положението на оста на гредата може да се определи с висока точност.

При използване фотоелектрическа индикация, използвайте различни видове фотодетекторни системи. Най -простото нещо е да преместите една фотоклетка по вертикално или хоризонтално монтирана релса през светлинното петно, като едновременно записвате сигнала на изхода. Грешката при този метод на индикация достига 2 mm на 100 m.

По -усъвършенствани са двойните фотодетектори, например на разделени фотодиоди, които автоматично проследяват центъра на светлинния лъч и регистрират позицията му в момента, когато осветяването на двете части на приемника е идентично.Тук грешката на 100 м достига само 0,5 мм.

Четири фотоклетки фиксират позицията на лъча по две оси и тогава максималната грешка на 100 m е само 0,1 мм. Най -модерните фотодетектори също могат да показват информация в цифров вид за удобство при обработката на получените данни.

Повечето лазерни далекомери, произведени от съвременната индустрия, са импулсни. Разстоянието се определя въз основа на времето, необходимо на лазерния импулс да достигне целта и обратно. И тъй като скоростта на електромагнитната вълна в измервателната среда е известна, то два пъти разстоянието до целта е равно на произведението на тази скорост и измереното време.

Източниците на лазерно излъчване в такива устройства за измерване на разстояния над километър са мощни твърдотелни лазери… Полупроводникови лазери са инсталирани в устройства за измерване на разстояния от няколко метра до няколко километра. Обхватът на такива устройства достига 30 километра с грешка в рамките на части от метър.

По -точно измерване на обхвата се постига чрез използване на метода за фазово измерване, който също взема предвид фазовата разлика между еталонния сигнал и този, който е изминал измереното разстояние, като се вземе предвид честотата на модулация на носителя. Това са т.нар фазови лазерни далекомериработещи на честоти от порядъка на 750 MHz, където лазер с галиев арсенид.

Лазерни нива с висока точност се използват например при проектирането на писти. Те създават светлинна равнина чрез завъртане на лазерния лъч. Самолетът е фокусиран хоризонтално поради две взаимно перпендикулярни нива. Чувствителният елемент се движи по протежение на персонала, а отчитането се извършва по половината сума на границите на областта, в която приемащото устройство генерира звуков сигнал. Работният обхват на такива нива достига 1000 м с грешка до 5 мм.

В лазерните теодолити оста на лазерния лъч създава видимата ос на наблюдение. Тя може да бъде насочена директно по оптичната ос на телескопа на устройството или успоредно на нея. Някои лазерни приставки ви позволяват да използвате самия телескоп на теодолита като колимираща единица (за създаване на паралелни лъчи — лазер и прицелната ос на тръбата) и да отброявате според устройството за четене на самия теодолит.

Една от първите дюзи, произведени за теодолита OT-02, беше дюзата LNOT-02 с газов хелий-неонов лазер с изходна мощност 2 mW и ъгъл на разминаване от около 12 дъгови минути.

Лазерът с оптичната система беше фиксиран успоредно на телескопа на теодолита, така че разстоянието между оста на лъча и прицелната ос на теодолита беше 10 cm.

Центърът на теодолитната мрежеста линия е подравнен с центъра на светлинния лъч на необходимото разстояние. Върху обектива на колимиращата система имаше цилиндрична леща, която разгъваше лъча, и сектор с ъгъл на отваряне до 40 дъгови минути за едновременна работа в точки, разположени на различни височини в рамките на достъпната подредба на устройството.

Вижте също: Как работят и работят лазерните термометри