Устройство для эталонирования гиротеодолита

О П И- "А - "Й 4 й. ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) заЯвлено 281177 (21) 2547752/18-10с присоединением заявки Йо(51)М. Кл. С 01 С 25/00 ГосударстаенныА комитет СССР но делам изобретенн А н открытнА(54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ЗТАЛОНИРОВАНИЯ ГИРОТВОДОЛИТА Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности,к устройствам для ориентированияопорных элементов (например, зеркал)в пространстве относительно поверхности Земли или базового хранителянаправления при эталонировании гиротеодолитов.Известны устройства для эталонирования гиротеодолитов 1), состоящие из обратных отвесов, жезла, несущего на себе опорные элементы (зеркала), и датчиков, размещенных нажезле контролирующих положение егоконцов относительно струн обратныхотвесов,Устройство обладает температурнойнестабильностью, так как при изменении температуры происходят деформациисамого жезла и узлов крепления опорных элементов, вызывающих, в конечном счете, изменение положения опорных элементов относительно хранителянаправления, выполненного в виде 25струи обратных отвесон,Наиболее близким к изобретениюпо технич е кой сущности является устройство лля этачонирования гиротеодолитов,состоящее ;.э двухе дезичес- ЗО ких знаков, например обратных отвесов, укрепленных на них диафрагм, Формирующих и стабилизирующих в пространстве узкий пучок лазерного излучения, попадающего на анализатор, изготовленный из двулучепреломляющего материала, фотоприемника и поляроида перед ним, следящего привода, вход которого подключен к Фотоприемнику, а выходной вал ориентирует анализатор относительно оси лазерного излучения 2) .Устройство обладает температурной нестабильностью. Основным источником температурной нестабильности является анализатор, изготовленный из двулучепреломляющего материала. Нестабильность появляется вследствие температурного изменения коэффициентов преломления вдоль осей лвулучепреломляющего кристалла, являющегося материалом анализатора.В результате изменения коэффициентов преломления лля обьл новенного и необыкновенного лучей, на которые расщепляется падающде на анализатор лазерное излучение, происходит изменение разности хогга этих лучей в анализаторе, выэывак.щ г иеремк;е -Так как диафрагмы 2 и 3 формируютпучок излучения, ориентированный относительно геодезических знаков 4, суммарная разность хода лучей после ана -лизатора будет равной нулю только вслучае, когда передняя грань пластины 9 будет перпендикулярна оси пучкаизлучения, сформированного диафрагмами2 и 3. Поворот анализатора 5 обеспечивается сервоприводом 6 в зависимости от положения интерференционной картины, образующейся на фотоприемникеИнтерференционная картина образуетспосле интерференции (сложения) обыкновенного и необыкновенного лучей,выходящих иэ анализатора 5., Есливходная грань пластины 9 анализаторане перпендикулярна оси лазерного излучения, то разности хода, возникающие из-за поворота анализатора 5 впластинах 9 и 10, складываются, исуммарная разность хода на выходеанализатора 5 соответствует разностихода, которую можно получить, используя анализатор в виде одной пласгины9 с удвоенной толщиной,иие интерференционной картины, образующейся на фотоприемнике. В результате следящий привод поворачивает анализатор до момента, когда устанавливается нулевая разность хода обыкновенного и необыкновенного лучей ванализаторе. Этот угол поворота иявляется температурной нестабильностью опорного элемента (зеркала),рас"положенного на анализаторе.Целью изобретения является повыше- оние точности ориентирования опорногоэлемента относительно.хранителя направления, путем исключения температурных влияний,Это достигается выполнением анализатора иэ двух плоскопараллельных 15пластин, разделенных третьей пластиной, изменяющей направление полярности лучей на 90", причем главныеоси кристаллического материала пластин анализатора расположены симметрично относительно третьей пластины.На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - оптическая схема анализатора,Устройство состоит из источника 51 модулированного когерентного излучения, например лазера с модулятором,формирующих диафрагм 2 и 3, установленных на геодезических знаках 4,являющихся базовыми хранителями направ- ЗОления, анализатора 5, расположенногомежду диафрагмами и имеющего воэможность поворота в.горизонтальной плоскосги с помощью сервопривода б, Выходфотоприемника 7 связан с входом сервопривода, перед Фотоприемником установлен поляроид 8.Анализатор 5 содержит плоскопараллельные пластины 9 и 10 из двулучепреломляющего материала. Размерыэтих пластин одинаковы, а главные 40оптические оси (кристаллов) лежат водной плоскости, в частном случаегоризонтальной. Направление главныхосей 11 и 12 таково, что они симметричны относительно плоскости 13, перпендикулярной оптической оси устоойства. Между плоскопараллельнымл пласнами 9 и 10 расположена пластина 14,предназначенная для поворота поляризованных пучков лучей на 90 . Такойпластиной может служить кварцеваяпластина, главная (кристаллическая)ось которой совпадает с оптическойосью устройства. На боковую поверхность анализатора нанесено отражающее покрытие 15, которое являетсяопорным элементом при эталонированиигиротеодолитов.Устройство работает следующим образом.Модулированное излучение лазера 601 попадает на диафрагму 2, котораявырезает узкий пучок из всего излучения лазера, За счет малых размеровдиафрагмы возникает дифракция, причем дифракционное изображение проек 65 тируется через анализатор 5 на диафрагму 3. В случае, когда направление поляризации лазерного излучениярасположено под 45 к горизонтальнойплоскости, падающий на анализатор5 луч .расщепляется пластиной 9 наобыкновенный и необыкновенный лучи,которые поляризованы под прямым углом друг к другу. Так как обыкновенный луч не преломляется на переднейграни пластины 9, а необыкновенныйпреломляется, то лучи расходятся ина второй грани пластины 9 приобретают разность хода (разность Фаэ) .Пластина 14 поворачивает плоскостиполяризации обыкновенного и необыкновенного лучей на 90 , При этомоказывается, что луч, который былобыкновенным в пластине 9, становится необыкновенным в пластине 10 инаоборот, На фиг2 обыкновенные лучи обозначены двойной стрелкой. Таккак толщина пластин 9 и 10 одинакова, то разности хода, создаваемыепластинами 9 и 10, одинаковы, ноони имеют разные знаки, то есть суммарная разность хода лучей в анализаторе 5 равна нулю, Если происходяттемпературные изменения коэффициентовпреломления обыкновенного и необыкновенного лучей, то разности хода, вносимые каждой из пластин, изменяются,но суммарная разность хода остаетсяравной нулю. Поэтому температурныеизменения коэффициентов преломленияобыкновенного и необыкновенного лучей не вносят дополнительной суммарной разности хода,т.е.не вносят погрешности в положение интерференционной картины, которая образуется послеполяроида 8 в плоскости фотоприемника 7.708154 1 НИИПИ Заказ 8470/34 Тираж 801 Подписно илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4 Таким образом, сказывается, что разность хода лучей на выходе анализатора 5 зависит от его ориентации относительно пучка лазерного излучения и не зависит от изменения коэффициен" тов преломления пластин при изменении температуры анализатора 5.Пластина 14 может быть выполнена различными способами, например, иэ кристалла кварца толщиной преимущественно 4, 14 мм и главной оптической осью, совпадающей с оптической осью устройства. В этом случае поворотй плоскости поляризации на 90 лучей, вышедших иэ пластины 9,осуществляется эа счет эффекта естественного вращения плоскости поляризации излучения в кристаллическом кварце. Как было сказано выше, в плоскости фотоприемника 7 получается интерференционная картина, положение которой зависит от разности хода лучей, соэ даваемых анализатЬром 5, Если разность хода лучей равна 0, то плоскость поляризации излучения на выходе анализатора совпадает с плоскостью поляризации падающего на 25 анализатор излучения. Поляроид 8 установлен так,что его главная полость скрещена с направлением поляризации падающего на анализатор излучения, В результате на фотоприемни- ЗО ,ке 7 буцет минимум освешенности.При изменении разности хода лучей эа анализатором 5 окажется, что излучение имеет не линейную поляризацию, а эллиптическую, поэтому за поляроидом 8 на фотоприемнике 7 будет увеличиваться освещенность с увеличением разности хода лучей за анализатором 8. Появившийся сигнал на фотоприемнике 7 подается на серно- привод б, поворачивающий анализатор 5 в направлении, соответствующем уменьшению сигнала с фотоприемника 7. Направление поворота легко определяется с помощью обычных средств (синхронного детектора) при моду ляции излучения в источнике излучения 1 по плоскости поляризации. Таким образом, эталонный элемент 15 (зеркало) всегда строго определенным образом ориентируется и стабилизируется относительно направления, заданного геодезическими знаками 4.Изобретение позволяет реализовать высокую угловую чувствительность анализатора на основе двулучепреломляющих материалов, составляющую 0,1 - 0,01, и получить стабильность положения опорного элемента 15, близкой к величине угловой чувствительности устройства. Формула изобретенияУстройство для эталонирования гиротеодолита, содержащее источник модулированного когерентного излученияв потоке которого на стабильных геоэнаках закреплены диафрагмы, а между ними - угловой анализатор иэ двупучепреломляющего материала, за которым последовательно расположеныполяроид и Фотоприемник, соединенныйс сервоприводом анализатора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью,повышения точности путем исключениятемпературных влияний, в нем анализатор выполнен в виде двух плоскопараллельных пластин, главные оптические оси которых симметричны относительно плоскости, перпендикулярнойоптической оси анализатора, а междупластинами помещен оптический элементповорачивающий плоскость поляризации излучения на 90Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Рязанцев Г.Е. и др. Хранительнаправления на основе обратных отвесов. Вопросы атомной науки и техники.Серия Проектирование, 197 б, вып,1(12), с. 91 - 94.2. Авторское свидетельство СССР