Cum funcționează contoarele cu laser

Constructii și studiile inginerești aferente nu sunt complete fără lucrări de inginerie-geodezică. Aici dispozitivele de măsurare cu laser se dovedesc a fi deosebit de utile, permițându-vă să rezolvați mai eficient problemele relevante. Procesele care se desfășoară în mod tradițional folosind nivele clasice, teodoliți, dispozitive de măsurare liniare pot prezenta acum o precizie mai mare și pot fi de obicei automatizate.

Metodele de măsurare geodezică s-au dezvoltat semnificativ odată cu apariția instrumente de topografie cu laser. Fascicul cu laser este literalmente vizibil, spre deosebire de axa țintă a dispozitivului, care facilitează planificarea în timpul construcției, măsurarea și monitorizarea rezultatelor. Fasciculul este orientat într-un anumit mod și servește drept linie de referință, sau se creează un plan, în raport cu care se pot face măsurători suplimentare folosind indicatori fotoelectrici speciali sau prin indicarea vizuală a fasciculului.

Dispozitivele de măsurare cu laser sunt create și îmbunătățite în întreaga lume.Nivele laser produse în serie, teodoliți, atașamente pentru acestea, plumb bobs, telemetrie optice, taheometre, sisteme de control pentru mecanisme de construcție etc.

Asa de, lasere compacte sunt plasate într-un sistem rezistent la șoc și umiditate al dispozitivului de măsurare, demonstrând în același timp fiabilitate ridicată a funcționării și stabilitatea direcției fasciculului.De obicei, laserul într-un astfel de dispozitiv este instalat paralel cu axa sa de vizare, dar în unele cazuri laserul este instalat în dispozitiv, astfel încât direcția axei este setată folosind elemente optice suplimentare. Tubul de vedere este folosit pentru a dirija fasciculul.

Pentru a reduce divergența fasciculului laser, a sistem telescopic, care reduce unghiul de divergență al fasciculului proporțional cu creșterea acestuia.

Sistemul telescopic ajută, de asemenea, la formarea unui fascicul laser focalizat la sute de metri distanță de instrument. Dacă mărirea sistemului telescopic este, să zicem, de treizeci de ori, atunci se va obține un fascicul laser cu un diametru de 5 cm la o distanță de 500 m.

Dacă este făcută indicarea vizuală a fasciculului, apoi se folosesc pentru citiri un ecran cu o grilă de pătrate sau cercuri concentrice și o tijă de nivelare. În acest caz, precizia citirii depinde atât de diametrul spotului luminos, cât și de amplitudinea oscilației fasciculului datorită indicelui variabil de refracție a aerului.

Precizia citirii poate fi mărită prin plasarea plăcilor de zonă în sistemul telescopic - plăci transparente cu inele concentrice alternante (transparente și opace) atașate de ele. Fenomenul de difracție împarte fasciculul în inele luminoase și întunecate. Acum poziția axei fasciculului poate fi determinată cu mare precizie.

Atunci când se utilizează indicație fotoelectrică, utilizați diferite tipuri de sisteme fotodetectoare. Cel mai simplu lucru este să mutați o fotocelulă de-a lungul unei șine montate vertical sau orizontal peste punctul de lumină în timp ce înregistrați simultan semnalul de ieșire. Eroarea în această metodă de indicare ajunge la 2 mm la 100 m.

Mai avansate sunt fotodetectoarele duble, de exemplu, ale fotodiodelor split, care urmăresc automat centrul fasciculului luminos și înregistrează poziția acestuia în momentul în care iluminarea ambelor părți ale receptorului este identică.Aici eroarea la 100 m ajunge doar la 100 m. 0,5 mm.

Patru fotocelule fixează poziția fasciculului de-a lungul a două axe, iar apoi eroarea maximă la 100 m este de numai 0,1 mm. Cele mai moderne fotodetectoare pot afișa și informații în formă digitală pentru confort în procesarea datelor primite.

Majoritatea telemetrului laser produse de industria modernă sunt pulsate. Distanța este determinată în funcție de timpul necesar pentru ca pulsul laser să ajungă la țintă și înapoi. Și deoarece viteza undei electromagnetice în mediul de măsurare este cunoscută, atunci distanța de două ori până la țintă este egală cu produsul acestei viteze și timpul măsurat.

Sursele de radiație laser din astfel de dispozitive pentru măsurarea distanțelor de peste un kilometru sunt puternice lasere cu stare solidă… Laserele cu semiconductor sunt instalate în dispozitive pentru a măsura distanțe de la câțiva metri la câțiva kilometri. Raza de acțiune a unor astfel de dispozitive ajunge la 30 de kilometri cu o eroare în fracțiuni de metru.

O măsurare a intervalului mai precisă se realizează prin utilizarea metodei de măsurare a fazei, care ia în considerare și diferența de fază dintre semnalul de referință și cel care a parcurs distanța măsurată, ținând cont de frecvența de modulație a purtătorului. Acestea sunt așa-numitele telemetru cu laser de fazăfuncționând la frecvențe de ordinul a 750 MHz unde laser cu arseniură de galiu.

Nivelele laser de înaltă precizie sunt utilizate, de exemplu, în proiectarea pistelor. Ei creează un plan luminos prin rotirea fasciculului laser. Planul este focalizat orizontal datorită a două planuri reciproc perpendiculare. Elementul sensibil se deplasează de-a lungul bastonului, iar citirea se efectuează la jumătate din suma limitelor zonei în care dispozitivul receptor generează un semnal sonor. Raza de lucru a unor astfel de niveluri ajunge la 1000 m cu o eroare de până la 5 mm.

În teodoliții laser, axa fasciculului laser creează axa vizibilă de observație. Poate fi direcționat direct de-a lungul axei optice a telescopului dispozitivului sau paralel cu acesta. Unele atașamente laser vă permit să utilizați telescopul teodolit în sine ca o unitate de colimare (pentru a crea fascicule paralele - laser și axa de viziune a tubului) și să contați împotriva dispozitivului de citire al teodolitului.

Una dintre primele duze produse pentru teodolitul OT-02 a fost duza LNOT-02 cu un laser cu gaz heliu-neon cu o putere de ieșire de 2 mW și un unghi de divergență de aproximativ 12 minute arc.

Laserul cu sistemul optic a fost fixat paralel cu telescopul teodolit astfel încât distanța dintre axa fasciculului și axa de vizare a teodolitului să fie de 10 cm.

Centrul liniei grilei de teodolit este aliniat cu centrul fasciculului de lumină la distanța necesară.Pe obiectivul sistemului de colimare a existat o lentilă cilindrică care extindea fasciculul și un sector cu un unghi de deschidere de până la 40 de minute arc pentru lucru simultan în puncte situate la diferite înălțimi în cadrul aranjamentului disponibil al dispozitivului.

Vezi si: Cum funcționează și funcționează termometrele cu laser