Устройство для определения величины нивелирной рефракции в подземных горных выработках Советский патент 1985 года по МПК G01C5/02 

Изобретение относится к определению атмосферной рефракции при визировании геодезическим прибором и может быть использовано при производстве маркшейдерских съемок в подземных и наземных горных выработках.

Известно устройство для определения рефракщщ воздуха, содержащее источник звука, расположенный на одном конце линии, и два приемника звука, расположенные на Другом конце линии и разнесенные по высоте (если определяют вертикальнз о рефракцию) или по азимуту (если определяют горизонтальную рефракцию). Рефракцию оценивают по разности промежутков времени, затрачиваемых звуковыми колебаниями на прохождение расстояния от источника звука до двух приемников l .

Недостатком устройства является необходимость применения специальной электронной аппаратуры, что затрудняет его использование при маркшейдерских съемках в подземных горных выработках.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определении величины нивелирной рефракции при производстве наблюдений геодезическим прибором путем измерения отклонения луча, отраженного от зеркальной марки, установленной на заданном расстоянии от прибора И.

Недостатком известного устройств является необходимость длительных наблюдений, поскольку известное устройство не дает представления о величине рефракщ1И в данный момент времени. Это затрудняет использование устройства при производстве маркшейдерских съемок в подземных горных вьфаботках.

Целью изобретения является ускорение процесса определения величины нивелирной рефракции в подземных горных вьфаботках.

Для достижения поставленной цели устройство для определения величины нивелирной рефракции в подземных горных выработках, содержащее нивелир и марку, установленную на заданном расстоянии от нивелира, снабжено микрометром с шIocкoпapaллeльнJ2 L

пластиной, установленной перед объетивом зрительной трубы нивелира в пределах половины светового отверстия объектива, а марка выполнена в виде палетки с нанесенными на ней парными группами клиновидного и прямого штрихов, причем прямой штрих нанесен параллельно оси симметрии клиновидного -лтриха.

На фиг. 1 схематически изображено устройство для определения атмосферной рефракцииI на фиг. 2 - деления палетки, используемой при наблюдениях за рефракциейJ на фиг. 3 совмещенное положение соседних штрихов палетки, видимое в поле зрения окуляра геодезического прибора, на фиг. 4 - -график зависимости величины измеренного интервала палетки от градиента температуры воздухаJ на фиг. 5 - график суточного хода вертикальной рефракции по результатам полевых испытаний.

Устройствоосновано на использовании явления дивергенции (схождения) световых лучей в тепловом поле атмосферы. Как показывают эксперименты, внутри пучка лучей, ограниченных полем зрения трубы геодезического прибора, также происходят изменения под действием атмосферной рефракции. Эти изменения вызываются неоднородкостью показателя преломления воздушной среды внутри пучка и приводят к дивергенции световых лучей. О наличии дивергенции световых лучей можно судить по наблюдениям с помощью геодезического прибора за изменением величины интервала палетки, установленной в точке визирования. Поскольку существует определенная связь между искривлением траектории световых лучей и их дивергенцией внутри пучка, то, измеряя величину интервала палетки, укрепленной в точке визирования, при помощи микрометра с плоскопараллельной пластиной, перекрывакнцей половину светового отверстия объектива зрительной трубы геодезического прибора, определить и атмосферную рефракцию.

Перед объективом зрительной трубы нивелира 1 устанавливают плоскопараллельную пластину 2 микрометра 3, перекрывающую правую половину входного отверстия объектива 4. Отсчитывание производится по барабану микрометра 5, градуированного в единицах рефракции. Визирование осуществляется на палетку 6, устан ленную в точке визирования. На фиг. 2 показана палетка, представляющая собой сочетание штр хов 7 клиновидной формы и прямых штрихов 8, расположенных параллель но оси симметрии клиновидных штрихов , причем клиновидные штрихи могут быть ориентированы вершиной клина вправо и влево. Изображение в зрительной трубе нивелира устано ки (фиг. 1) формируется двумя пучками световых лучей. Один пучок лучей проходит через левую свободную половину объектива и формирует в поле зрения окуляра неподвижное изображение штрихов палетки. Второй пучок лучей, проходящий через плоскопараллельную пластину 2 микрометра 3 в правой половине объектива, создает в поле зрения окуляра второе изображение штрихов палетки, перемещающееся относительно неподвижных штрихов при наклоне пластины микрометра. Вращением барабана 5 микрометра 3 можно добиться такого положения штрихов двух изображений палетки, при котором прямой штрих 8 одного изображения совпадает с осью симметрии клиновидного штриха 7 второго изоб ражения (фиг. 3). Взаимно совмещенное положение соседних штрихов фиксируется отсчетом по шкале бара бана 5 микрометра3. Указанный отсчет для выбранной. величины интервала палетки при отсутствии дивергенции световых лучей, вызванной рефракциег воздуха, является номинальным и соответствует безрефракционному, т.е. неоткл ненйому положению визирного луча. При наличии атмосферной рефракции вдоль дистанщш визирования измерение величины интервала палетки, рас положенной в точке визирования, путем 4ttSKcaMHH отсчета, соответствующего совмещенному положению соседних штрихов, дает иное значение, от.пичное от номинального. Таким образом, измерение интервала палетки с помощью микрометра, выполнен514ное указанным способом, дает представление о величине рефракции вдоль дистанции. График зависимости величины измеренного интервала палетки от градиента температуры, составленньй по результатам лабораторных испытаний, приведен на фиг. 4. Лабораторные испытания подтверждают наличие зависимости между изменением температуры воздуха и дивергенцией световых лучей. Для изучения чувствительности определения рефракции проводят полевые испытания, при которых в течение чатьфех дней наблюдают суточный ход вертикальной рефракции. При наблюдениях за дивергенцией лучей измеряют величину вертикального интервала меаду лелениями палетки. Одновременно проводят наблюдения за рефракцией известным способом с помощью нивелира путем взятия отсчетов по шкале рейки. График суточного хода рефракции приведен на фиг. 5. Верхняя кривая изображает изменение величины интервала палетки, ниже приведены график суточного хода вертикальной рефракции по наблюдениям в нивелир и график изменения температуры воздуха. При этом кривая, характеризующая изменение дивергенции лучей, подобна кривой суточного хода рефракции, определенной по наблюдениям в нивелир, используя графики, подобные приведенным на фиг. 5, можно проградунровать барабан микрометра в угловых секундах рефракции с тем, чтобы по измеренной дивергенции лучей получить величину рефракции. Преимуществом предлагаемого устройства является возможность определения рефракции непосредственно в момент измерений теми же приборами, которыми ведутся съемки, что особенно выгодно при маркшейдерских работах в подземньсг горных выработках. Кроме того, предлагаемое устр з ств позволяет определять диергенцию световых лучей в пределах оля зрения трубы геодезического рибора, что также способствует овышению точности маркшейдерских ъемок.

Фиг.2

Ри.г.З

УСТГОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ НИВЕЛИРНОЙ РЕФРАКЦИИ В ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ, содержащее нивелир и Установленную на заданном расстоянии от нивелира марку, отличающееся тем, что, с целью обеспечения оперативности измерений, оно снабжено микрометром с плоскопараллельной пластиной, установленной перед объективом зрительной трубы нивелира в пределах половины светового отверстия объектива, а марка выполнена в виде палетки с нанесенными на ней парными группами клиновидного и прямого штрихов, причем прямой штрих нанесен параллельно (Л оси симметрии клиновидного штриха.

Фиг. t:c 20

Фиг.5 7 Mnej amt/f aL4.