Hoe lasermeters werken

Constructie- en aanverwante technische onderzoeken zijn niet compleet zonder engineering-geodetische werken. Dit is waar lasermeetapparatuur bijzonder nuttig blijkt te zijn, waardoor u de relevante problemen effectiever kunt oplossen. Processen die traditioneel worden uitgevoerd met behulp van klassieke waterpassen, theodolieten, lineaire meetinstrumenten kunnen nu een hogere nauwkeurigheid vertonen en kunnen meestal worden geautomatiseerd.

Geodetische meetmethoden hebben zich aanzienlijk ontwikkeld met de komst van laser landmeetkundige instrumenten. Laserstraal het is letterlijk zichtbaar, in tegenstelling tot de doelas van het apparaat, wat planning tijdens de constructie, meting en monitoring van resultaten vergemakkelijkt. De bundel wordt op een bepaalde manier georiënteerd en dient als referentielijn of er wordt een vlak gecreëerd ten opzichte waarvan aanvullende metingen kunnen worden gedaan met behulp van speciale foto-elektrische indicatoren of door visuele indicatie van de bundel.

Over de hele wereld worden lasermeetapparaten gemaakt en verbeterd.In massa geproduceerde laserwaterpassen, theodolieten, hulpstukken daarvoor, schietlood, optische afstandsmeters, tachometers, controlesystemen voor constructiemechanismen, enz.

Dus, compacte lasers worden geplaatst in een schokbestendig en vochtbestendig systeem van het meetapparaat, terwijl ze een hoge betrouwbaarheid van de werking en stabiliteit van de straalrichting aantonen. Gewoonlijk wordt de laser in een dergelijk apparaat parallel aan de richtas geïnstalleerd, maar in sommige gevallen de laser is in het apparaat geïnstalleerd, dus de richting van de as wordt ingesteld met behulp van extra optische elementen. De kijkbuis wordt gebruikt om de straal te richten.

Om de divergentie van de laserstraal te verminderen, a telescopisch systeem, die de divergentiehoek van de bundel vermindert in verhouding tot de toename ervan.

Het telescopische systeem helpt ook bij het vormen van een gerichte laserstraal op honderden meters afstand van het instrument. Als de vergroting van het telescopische systeem bijvoorbeeld dertig keer is, wordt een laserstraal met een diameter van 5 cm op een afstand van 500 m verkregen.

Indien gedaan visuele indicatie van de straal, dan wordt een scherm met een raster van vierkanten of concentrische cirkels en een nivelleringsstaaf gebruikt voor metingen. In dit geval hangt de leesnauwkeurigheid zowel af van de diameter van de lichtvlek als van de amplitude van de bundeloscillatie als gevolg van de variabele brekingsindex van lucht.

De leesnauwkeurigheid kan worden verhoogd door zoneplaten in het telescopische systeem te plaatsen: transparante platen met afwisselende (transparante en ondoorzichtige) concentrische ringen eraan. Het fenomeen van diffractie splitst de bundel in heldere en donkere ringen. Nu kan de positie van de as van de straal met hoge nauwkeurigheid worden bepaald.

Tijdens gebruik foto-elektrische indicatie, gebruik verschillende soorten fotodetectorsystemen. Het eenvoudigste is om een ​​fotocel langs een verticaal of horizontaal gemonteerde rail over de lichtvlek te bewegen en tegelijkertijd het uitgangssignaal op te nemen. De fout bij deze indicatiemethode bereikt 2 mm per 100 m.

Meer geavanceerd zijn bijvoorbeeld de dubbele fotodetectoren van gesplitste fotodiodes, die automatisch het midden van de lichtstraal volgen en zijn positie registreren op het moment dat de verlichting van beide delen van de ontvanger identiek is.Hier bereikt de fout op 100 m alleen 0,5 mm.

Vier fotocellen fixeren de positie van de straal langs twee assen, en dan is de maximale fout op 100 m slechts 0,1 mm. De modernste fotodetectoren kunnen ook informatie in digitale vorm weergeven voor het gemak bij het verwerken van de ontvangen gegevens.

De meeste laserafstandsmeters die door de moderne industrie worden geproduceerd, zijn gepulseerd. De afstand wordt bepaald op basis van de tijd die de laserpuls nodig heeft om het doel te bereiken en terug. En aangezien de snelheid van de elektromagnetische golf in het meetmedium bekend is, is tweemaal de afstand tot het doel gelijk aan het product van deze snelheid en de gemeten tijd.

De bronnen van laserstraling in dergelijke apparaten voor het meten van afstanden van meer dan een kilometer zijn krachtig lasers in vaste toestand… Halfgeleiderlasers worden geïnstalleerd in apparaten om afstanden te meten van enkele meters tot enkele kilometers. Het bereik van dergelijke apparaten bereikt 30 kilometer met een fout binnen fracties van een meter.

Een nauwkeurigere bereikmeting wordt bereikt door gebruik te maken van de fasemeetmethode, die ook rekening houdt met het faseverschil tussen het referentiesignaal en het signaal dat de gemeten afstand heeft afgelegd, rekening houdend met de modulatiefrequentie van de draaggolf. Dit zijn de zgn fase laser afstandsmeterswerkend bij frequenties in de orde van 750 MHz waar galliumarsenide-laser.

Uiterst nauwkeurige laserwaterpassen worden bijvoorbeeld gebruikt bij het ontwerpen van landingsbanen. Ze creëren een lichtvlak door de laserstraal te laten draaien. Het vlak wordt horizontaal gefocust door twee loodrecht op elkaar staande vlakken. Het gevoelige element beweegt langs de notenbalk en het lezen wordt uitgevoerd op de helft van de som van de grenzen van het gebied waarin het ontvangende apparaat een geluidssignaal genereert. Het werkbereik van dergelijke niveaus bereikt 1000 m met een fout van maximaal 5 mm.

In lasertheodolieten creëert de as van de laserstraal de zichtbare as van observatie. Het kan direct langs de optische as van de telescoop van het apparaat of parallel daaraan worden gericht. Met sommige laserhulpstukken kunt u de theodoliettelescoop zelf gebruiken als een collimerende eenheid (om parallelle stralen te creëren - laser- en buisvizieras) en meetellen voor het eigen leesapparaat van de theodoliet.

Een van de eerste mondstukken die voor de OT-02-theodoliet werd geproduceerd, was de LNOT-02-mondstuk met een helium-neongaslaser met een uitgangsvermogen van 2 mW en een divergentiehoek van ongeveer 12 boogminuten.

De laser met het optische systeem werd parallel aan de theodoliettelescoop bevestigd, zodat de afstand tussen de straalas en de theodolietrichtas 10 cm bedroeg.

Het midden van de theodolietrasterlijn is uitgelijnd met het midden van de lichtstraal op de vereiste afstand.Op het doel van het collimatiesysteem bevond zich een cilindrische lens die de straal uitbreidde en een sector met een openingshoek van maximaal 40 boogminuten voor gelijktijdig werk op punten op verschillende hoogten binnen de beschikbare opstelling van het apparaat.

Zie ook: Hoe laserthermometers werken en werken