Устройство для измерения вертикальных углов с коррекцией влияния рефракции

1ь1Тт",: -.;1 у.ЛРбИЬПИО 1 аЬОП ИИЗОБРЕТЕН ИЯ 111428206 Союз Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ висимос от авт. свидстсльства -22) Заявлено 20.11.71 (21) 1718752,1 л. 6 01 с 1/00 б 01 п 21/46 соединени заявки-оотдаротвенныи комитетСовета Министров СС:рпо делам изобретенийи открытий(53 ания описания 03,017 а опублико 172) Авторы изобретения Т, Прилепин, Н, А. Затравкин и И,Свешниковарофотосъемки Московский институт инженеров геодезикартографии 1) Заявит СТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗ С КОРРЕКЦИЕЙ Изобретение относится к области геодезических измсрений и, в частности, к области измерения вертикальных углов.Известны ус 1 ройства для измерения вертикальных углов с коррекцией влияния рефракции путем измерения приоащсния разности оптических пу 1 еи от двух вторичных когерентных ис 1 очников.гтедостаток этого устройс;ва состоит в том, что для обеснечения возможности наблюдения интерференционной картины при различных положениях источников, излучение от вторичных источников намеренно рассеивается в большом телесном угле, 1 то приводи 1 к снижению дальности деиствия.Для увеличения дальност и действия в предлагаемом устроистве оптическая система для создания вторичных когерентных пучков света выполнена в виде параллельно устанавливаемых полупрозрачного и отража 1 ощего "еркал, кинематичсски связанных с поворотнои системон углоизмсрительного устройства соо гношенисм :2.г 12 фиг. 1 показана блок-схема описываемо 1 о усройства, где ( - теодолит, 2 - насадка, аа - лазер, 4 - оптический клин, 5 - приемная оптическая система, б - фиксированная диафрагм 2, 7 - устройство для счета интерференционных полос.Кинсматическая схема насадки, создаюЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ УГЛОВЯНЙЯ РЕФРАКЦИИ щен два вторичных когерентных источника, изображена на фиг. 2.-1 асадка вкл;Очает в себя лазер Ь, установленные параллельно полупрозрачное 9 и отража 1 ощсе (0 зеркала. Ось 11 насадки через редук 1 ор 12 с коэффициентом передачи 2;1 связана с горизонтальной осью вращения полупро рачного зеркала 9 и через тягу 15 с осью зеркала (О.1 О У строиство для измерения приращенияразнос 1 и оптических путеи раоотает следующим Образом. гасадку скрепл 11 от с горизон ЛЬНОН ОСЫО ВращСНИЯ тводоЛИта, а ЗЕрК 2- ла 9 и (0 (см. вериг. 3) регулируют таким об разом, 1 тоОы в точке приема излучения (плосКОСТЬ д 11 афраГМЫ б Н 2 фИГ. 1) ПОЛуЧИтЬ ИНтЕрфереьциош 1 ую кар 1 ину, Далее включают электропривод теодолита, который вращает его горизонталы ую ось, а вместе с неи и на садку как единое целое на некоторый угол5 е - 51 до положения зсрКаЛ 9, 10. 110 СКОЛьку редуктор имеет передаточное число 2:1, то сне 1 овые пучки, идущие от зеркал 9 и 10, будут всегда направлены в определяемую точ- Б ку. Измсрясмое устройством 7 количество ин;ерфсрснционных полос является мерой приращения разности оптических путей, по которой определяют влияние рефракции.Как следует из принципа действия устройЗ 0 ства, измереш;ыми величинами являются:3приращение разности оптических путей Ь б и углы Р и р 2, которые составляет линия базы интерферометра с горизонтом. Задача определения вертикального угла ао, свободного от влияния рефракции, измеряемого в точке О на точку А (см. фиг. 4, а, б) решается сле. дующим образом.Оптический путь луча, идущего от точки 1 базы интерферометра (см. фиг, 4, а) к точкю А приемника в соответствии с принципом Ферма может быть выражен формулой1 о(51) О = ) и, с 15 О, (1)огдеи - текущее значение показателя преломления вдоль траектории;ыо - дифференциал дуги траектории, В атмосфере при геодезических измерениях направление касазельной к траектории в любой точке отличается от направления хорды 5, весьма незначительно (3 - 5 мин дуги).В связи с этим дифференциал дуги сс 5 О траектории с пренебрегаемой погрешностью может быть заменен дифференциалом д 5 хорды и интегрирование выполнено по хорде в пределах 0 - 51, т. е. можно вместо формулы (1) написать:(51) О =и с 15 (2)оАналогично, для верхнего луча 1 А запишем:3,(51)О =и с 15 (3)огде и, - текущее значение показателя преломления по лучу 1 А.Для разности оптических путей нижнего иверхнего лучей будем иметь:+ Л 51пО, (4)где Л 5 с, - разность геометрических путейверхнего и ниокнего луча,по - показатель преломления в точке О.Выразив разность показателей преломления верхнего и нижнего лучей градиент показателя преломления, получим: Я1,) сУгогде Ь, - текущее значение расстояния между нижним и верхним лучами,51Поскольку Ь, = Ьгз 1 п( - ао) - с5,формулу (5) можно записать в виде5,(и, - и,) Ы 5 = Г 4Ь81 П ( - аО) ) (6) о 4где ГА - вертикальная рефракция при измерении угла в точке сс на точку А.Разность геометрических путей Л 51, выразится формулой5Ь 51, =- Ь сов(р - аО) ++ уоЬз 1 п(р - ао), (7)где уо, - малый (порядка 5") параллактический угол на точке 0 и 1 базы из 1 О точки А.С учетом формул (6) и (7) запишем формулу (4) в виде:бо = пОЬ сов(р - ао) ++ ГА Ьзгпфг - ао) +1 (8) 15где 1(у) = 1,О, пОЬзгп(р 1 - ио)Приращение разности оптических путейАбо при повороте базы из положения 1,1 до положения 2,2 может быть измерено путем 2 О счета числа интерферепционных полос.бо бо бо = б а 13 = Л") (9) где25 б, - текущее значение разности оптиче.ских путей.Лг - число интерференционных полос,прошедших через фиксированнуюдиафрагму,). - длина волны излучения лазера,Разность оптических путей Лб 2 для конечного положения базы (угол с горизонтом р 2)будет;Лб 2 = пОЬ соз (Р 2 ао) ++ ГА Ь зп (г 2 - ао) + 12 , 110)где 12 (7) = уд,о по Ь 51 п (Р 2 - ао) .Формула (9) для приращения разности оптических путеи можно записать с учетом фор мул (10) и (8) в виде:(11) где лР = Ь(у) - 11(т)Если измерение разности оптических пу 1 ей осуществляется чсрез клин, устанавливаемый после источников (см, фиг. 4 б), то дляразности оптических 11 утей Лбф по аналогии сформулой (11) можно написать, учтя рефракцию лучей в клине;55о сс рс,Ас428206 При малых углах ао ЬбМао =2 ть Ь яп 45 1 О= Зсйб г. 1 где Л = ДР - ДР.Формула (13) и решает вопрос об определении ао по измеренным величинам Лб и р, В частном случае, при Я =45 и Я =135,получимЛб =- 2 Гь б з 1 п 45 з 1 п ао + ф. (14) Задаваясь приемлемыми для полевого прибора величинамиЬ=0,5 м,гь= 12,цр = 2",получим для определенияустройства (при ао = 3)дДо(с 1 ао) =О,"1. бЭти соотношения показывают, что для определения ао с погрешностью не более 1", приращения разности оптических путей нужно измерять с ошибкой не более 0,5 интерференционной полосы (0,3 мкм), Такая точность может быть обеспечена в условиях слаботурбулентной атмосферы, которые обычно и выбираются для высокоточных геодезических измерений,Предмет изобретения Устройство для измерения вертикальныхуглов с коррекцией влияния рефракции, со- Ы держащее устанавливаемые на одном концелинии теодолит, оптическую систему для создания вторичных когерентных источников света, оптический клин, а также счетчик числа интерференционных полос, устанавливаемый 20 на другом конце линии, отличающееся тем,что, с целью увеличения дальности действия, оптическая система для создания вторичных когерентных пучков света выполнена в виде параллельно устанавливаемых полупрозрач ного и отражающего зеркала, кинематическисвязанных с поворотной системой углоизмерительного устройства соотношением 1:2,ПодпискеСССР аказ5344ЦНИ И Гасу МОТ, Загорский ц Изд,1628дарственногопо делам изобМосква, Ж,Тираж 760 омитета Совета Ыинист ретений и открытий, Раушская наб., 4/5