Устройство для измерения рефракции

союз советснихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 191 (11) 41 С 01 И 1/ 15114 С 01 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ НИ имеет тальк тель уровня,нижнюю частьчающееповышения то печения воэмкомическоготалькоттовскплоских зеркно с горизотель уровняцилиндров, жс другом,съемные уро оса л перпенд ГОсудАРстВенный кОмитет сссР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТ РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Казанский ордена ТрудовогоКрасного Знамени государственныйуниверситет им.В.И.Ульянова-Ленин(56) Авторское свидетельство СССРУ 340948, кл, С 01 М 21/46, 1970,Кузнецов А.Н. Геодезическая асномия, М. Недра, 1966, с.20-25.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯРЕФРАКЦИИ, состоящее из двух угломерных инструментов, один из кото ттовский уровень, держагоризонтальную ось иинструмента, о т л и - с я тем, что, с целью чности измерения и обесожности измерения астрогнутия, в инструмент с им уровнем введены два ала, скрепленных подвижтальной осью, а держа- выполнен в виде соосных естко скрепленных другкоторые установлены вни, причем оси цилиндров ярны к горизонтальной оси,ОИзобретение относится к области астрономического и геодезического приборостроения и может использоваться для измерения рефракции в приземном слое, например, зальной, геодезической, а также для исследования астрономического гнутия.Известен рефрактометр для измерения рефракции при геодезических измерениях, содержащий излучатель, направляющий попеременно два световых потока различной длигьг Волны и приемник с Отдельными каналами для каждого из светоВых потоков, подводимых к общему Фотодетектору, вырабатывающему сигнал, зависящий от соотношения интенсивностей световых потоков,Их недостатками является сложность конструкции, недостаточная точность, вызванная, в частности, тем то уго 11 рефракции Вычисляется по измеренному коэффициенту преломления.8 лпжайшим по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство, выполненное В виде пары угломерных инструментов, которыми можно измерять Вертикальные углы и благодаря этому - полный угол рефракции, из которых хотя бы один имеет талькоттовский уровень и источник света, освещающий сетку нитей со стороны окуляра, что позволяет испольэовать его в качестве коллиматора, Зтпм инструментом может быть универсальный инструмент, снабженный автохоллпмационным окуляром.11 едостатками устройства является жесткое скрепление уровня с его держателем, что не позволяет поворачивать уровень на 180 С с целью исоключения смещения нульпупкта уровня, Вследствие чего снижается точность измерений. Это же обстоятельство не. позволяет поворачивать трубу, скреполенную с уровнем на 180 , что необходимо для исследования.гнутия второго угломерного инструмента.Другим недостатком является то, что устройство содержит лишь один источник параллельного пучка света, что не позволяет повторить наблюдео ния после поворота трубы на 180 вокруг Вертикальной оси, вследствие чего нельзя исключить влияние смещения держателя уровня по отношению к источнику параллельного пучка света (трубе). 90972 2Еще одним недостатком являетсяОграниченность диапазона измерений,вызванная тем, что нижняя часть инструмента не позволяет наводить коллиматор вниз, вследствие чего невозможны измерения для малых зенитныхрасстояний,Делью изобретения является повышение точности измерения и обеспече 0 ние возможности измерения астрономического гнутия.Указанная цель достигается тем,что в устройстве для измерения рефракции, состоящем из двух угломер 15 ных инструментов, один из которых1 нгеет талькоттовский уровень, держатель уровня, горизонтальную ось инижнюю с 1 асть инструмента В инструмент с талькоттовским уровнем вве 20 дены два плоских зеркала, скрепленных подвижно с горизонтальной осью,а держатель уровня выполнен в видесоосных цилиндров, жестко скрепленных друг с другом, на которые уста 25 новлены съемные уровни, причем осицилиндров перпендикулярны к горизонтальной оси.ЕЕа чертеже представлен общий видпредлагаемого устройства;30 Устройство содержит угломерныйинструмент 1, имеющий микрометр иавтоколлимациопный окуляр (например,меридианный круг или универсальныйинструмент), угломерный инструмент2 с уровнем. Плоские зеркала 3 и 4жестко скреплены с осями 5 и 6, которые вращаются в полой горизонтальнойоси 7 и могут скрепляться,с последней зажимными гайками 8 и 9. С гори 40 зонтальной осью 7 жестко скреплен .держатель уровня 10 с цилиндрами 11,на которые устанавливаготся накладные,нли подвесные уровни (на чертеже непоказаны). Нижняя часть инструмента2 обозначена позицией 12.Оси 5 и 6 зеркал 3 и 4 могут поворачиваться в оси 7 независимо друг от друга, что позволяет направлять нормали отражающей поверхности зеркал на любое зенитное расстояние.Горизонтальная ось 7 имеет наконцах продольные разрезы и при эавинчивании гаек 8 и 9 концы оси 7 55 плотно обжимают оси 5 и 6, обеспечивая надежное скрепление зеркал сосью 7, а следовательно, и с держателем уровня 10.(3) Описанный способ обработки применим в том случае, если ампула уровня имеет идеальную шлифовку. В противном случае целесообразна графи-ческая обработка, при которой строится график, показывающий связь отсчетов И, И э с наклонами оси цилиндров 11 А э по данным, полу 1ченцым в точках А ц В, Смещение линии, построенных для точек Л и В по 3Горизонтальная ось имеет размеры,превьянающце размер нцжнец части инструмента, что обеспечивает вазможность измерений на любых зенитныхрасстояниях, поскольку прц этом условии нижняя часть инструмента не перекрывает отражающую поверхность зеркал.Цилиндры 11 держателя уровня 10должны иметь высокое качество абра- Оботкц и ограничители, позволяющиеставить уровни на одно и то же место,чтобы уменьшить случайные ошибки отдельных установок уровней.В угломерном инструменте 1 вместо. 15.автоколлцлаццонного окуляра можетустанавливаться горизонтальная щель,свет от которой с помощью оптического кубика выводится цз объектива трубы параллельным пучком. Это усложнит. конструкцшо, но позволит измерятьдвойной угол рефракции, что можетповысить точность измерений.Для измерения полного угла рефракции 6 ца некотором отрезке АВ (на 25чертеже не показаны) в точке А устанавливается угломерный инструмент 1.Инструмент 2 устанавливают так, чтобы зеркало 3(4) располагалось максимально близко к объективу инструмента 1, и с помощью накладных цлц подвесных уровней придают цилиндрам 11горизонтальное положение, выводя пузырек уровня в нульпункт механизмаммикрометрцческого вращения осц 7 (на35чертеже этот механизм не показан).Затем зеркалу 3(4) придают такоеположение, при котором в поле зренияинструмента 1 наблюдаетсл автоколлцмационное отражение нити микрометра,ф 40после чего гайкой 9(8) скрепляют зеркало с горизонтальной осью 7.цтьмикрометра совмещается с ее автоколлимационным изображением ц определяется отсчет микрометра инструмента1 ИА , С помощью уровней замеряют1наклон осей цилиндров 11 к плоскос."ти горизонта ЯА и 1 прц двух по 1ложениях каждого уровня (с поворотомих на 180 ), Затем механизмом микрометрического вращения оси 7 пузырьки уровней смещаются, и замеряютсяаналогичные величины 4 д , 1, иИ, и т.д. замеряют величины 4 Л,1ц И.,Инструмент 2 поворачивают вокругйвертикальной оси на 180 и производятаналогичные измерения с использованием второго зеркала. 4Далее инструмент 2 переносится в точку В, ц там производят аналогичные измерения,Обработка наблюдений состоит в вычислении отсчетов микрометра И и И, соответствующих одному ц тому же произвольно выбранному наклону осей цилиндров к горизонту 1;,исходя изусловия(И - И 8 ) К - (, Яб,)л АЧ (1) где Й - цена оборотамикрометра инструмента 1; ь цена деления уровня,Лф - угол между отвеснюпл линиямц в точках А и В. Условие (1) можно представить в видеи аналогичной системы уравнений для точки В.Система уравнения (2) решается па способу наименьших квадратов относительно неизвестных И, ц . по каждому уровню отдельно, но объединяет и себе уравнения, полученные по обоим зеркалам.Полученный отсчет И характеризует отсчет микрометра в условиях, когда зеркало находится в непосредственной близости к объективу инструмента 1, когда слой воздуха между объективом и зеркалам очень мал, и рефракцией, возникающей на этом интервале, можно пренебречь. Поэтому отсчет И является безрефракционным и полный угол рефракции б на отрезке АВ можно получить как разность отсчетов И д и Иб5 790972 Ь эволяет сулить о величине угла ре-типе требуется постоянство нульпункта в промежуткевремени между первоС целью контроля стабильности уст- начальным определением безрефракциройства целесообразно беэрефракцион- онного отсчета и моментом определен нме отсчеты М определять периоди- ния отсчета искаженного рефракциеи,А, 5чески, возвращая инструмент 2 из точ- т.е. после переноски инструментаиз точки Л в точку В. Этот интервалПри исследовании гнутия инструмен- времени во много раэ больше временио та 1 задача сводится к тому, чтобы перекладки уровня на 180 , поэтому определять отсчеты вертикального кру О результаты измерений, полученные на га при диаметрально противоположных устройстве - прототипе будут в боль- положениях трубы, Для этого трубушей мере искажены смещением нуль- направляют на произвольное зенитное , пункта уровня.расстояние Е и выполняют измерения, . Другим преимуществом является таописанные выше для точки А, но допол кое выполнение держателя, уровня, конительно определяют отсчет вертикаль- торое позволяет использовать два иного круга ш. Затем трубу поворачи- . более уровней.вают примерно на 180" так, чтобы в Использование зеркала вместо труполе зрения трубы можно было видеть бы повышает жесткость устройства,навтоколлимационное изображение нити 20 уменьшает гнутие, делает устроиствомикрометра, полученное с помощью зер- более легким.кала, перенесенного из первого поло- Наведение нити на ее автоколлимажения параллельно самому себе, Произ- ционное отражение выполняется точнее,водят аналогичные измерения, замеча- чем наведение нити микрометра нают отсчет круга ш повернув предва нить коллнматора, поскольку чувствирительно.горизонтальную ось инстру- тельность прибора к несовпадению нимента 2 на 180 и расположив зеркало тей удваивается благодаря отражению .перед объективом инструмента 1 (теле- нити от зеркала.скоп) . Введение в устройство двух зеркалПри обработке наблюдений вычисля- ЗО позволяет наблюдать при двух положеют отсчеты М и М соответствующие ниях инструмента (с поворотом на1 11онодному и тому же наклону оси цилинд вокруг вертикальнои оси), чторовов 11 аналогично тому как это де- позволяет исключить систематическиеУлалось вышее. Отсчеты, отнесенные кошибки, связанные с температурнымиоддноиу и тому же положению оси уров- и прочими смещениями держателя уров 35ня, отнесены к положению зеркала, ня по отношению к горизонтальнойперемещаемого параллельно самому се- оси, а следовательно, и по отношениюб тому отсчеты ш + М и ш + М к отражающим поверхностям зеркал.е, поэто отВ У 1 Г иу идеального инструмента должны отлиочаться точно на 180 . Следовательно, 40 Те же конструктивные особенности,поправки за гнутие ЬМ и ЬМ мож- которые повышают точность измерений1 ино получить из уравнений; (выполнение уровней съемными, введение двух зеркал) открывают возможф+ и + ЬМ = ш + М + АИ + 180 ность исследовать гнутие телескопа 1,1 г ы ц и -45 причем точность исследования гнутиясоставленных для разных зенитных рас- таких телескопов, как меридианныестояний круги, возрастает по сравнению с точПредложенное устройство для изме- постыл используемых для этой целирения рефракции обладает рядом преи- горизонтальных коллнматоров, поскольмуществ по сравнению с прототипом, 5 О ку при измерениях зеркало находитсяПрежде всего - это возможность пово- вблизи объектива и исключается влиярота уровня на 180 , благодаря кото- ние флюктуаций зальной рефракции,рой требования к стабильности нуль- котоРые искажают результаты, иолУпункта уровня снижаются: достаточно, ченные с горизонтальными коллиматорачтобы нуль-пункт оставался постоян- ми,ным в течение одной-двух минут, т.еДанное устройство позволяет осуна промежутке времени между переклад- ществлять наблюдения на любых зениткой уровня, в то время как в прото- ных расстояниях.