Астрономический рефрактометр Советский патент 1986 года по МПК G01N21/45 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в астрономии и геодезии для исключения влияния рефракции на угловые измерения.

Цельюизобретения является повышение точности измерений за счет определения и учета влияния рефракции .

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Астрономический рефрактометр содержит верхнее зеркало 1 измерительного интерферометра, полупрозрачное зеркало 2, треугольную зеркальн то призму 3, отражательное зеркало 4, причем зеркала 1,2 и 4 установлены по ходу верхнего пучка, а зеркало 2 и треугольная призма 3 - по ходу нижнего пучка, при этом плоскость зеркала 2 и диагональная грань гфиз- мы 3 параллельны, пьезокерамический модулятор 5, отражательное sepKei- ло 6, расположенное под углом 45 к диагональной грани призмы 3, второе полупрозрачное зеркало 7, установленное параллельно к диагональной грани призмы 3, источник 8 озета, фотоприемники 9 и 14, синхронные детекторы 10 и 15, измерительные. приборы 11 и i 3, звуковой генератор 12 и генератор 16 постоянного напряжения. При этом фотоприемник 9, зеркало 7 и пьезокерамический модулятор 5 установлены соосно.

Выход фотоприемника 9 подключен к первому входу синхронного детектора 10, выход которого соединен с измерительным прибором i, Выход фотоприемника 14 соединен с первым входом синхронного детектора 15,, вы:ход которого соединен с измерительным г прибором 13. Звуковой генератор 12 подключен к пьезокерамическому модулятору 5 и к вторым входам синхронных детекторов 10 и 15 Генератор постоянного напряжения подключен к эвукововому генератору 12.

Устройство работает следующим образом.

Верхний световой поток от источника света падает на зеркало 1 , которое направляет его на зеркало 4, а затем через полупрозрачное зеркало 2 световой поток падает на фотоприемник 14. Нижний световой поток падает на диагональную отражгающую грань 3 и направляется: после .отражения.от зеркала 2 на фотоприем13396.1

ник 14; где интерферирует с верхним .пучком. Сигнал с фотоприемника 14 поступает на синхронный детектор 15, детектируюпдий амплитуду фототока на 5 частоте звукового генератора 12. Амплитуду фототока измеряют прибо- , ром 13,причем переменная составляющая фототока пропорциональна раз-, ности хода интерферирующих пучков, JQ в которую входит набег ггути вследствие рефракции. Действительно, для разности хода Sg при неподвижной призме 3 справедливо выраж:ение:

15

о .| Б

c3x-jn,dx J ng-n -b 6;nS jx- o,d

(1)

где rig и Hj - текущие вдоль пучков

показатели преломления воздуха;

8 - зенитное расстояние; (J - угол рефракции. При включенном звуковом генераторе 12 призма 3 приходит в колебательное движение. . При этом база интерферометра периодически изменяется во времени

Ь b + Ь cos fj t,

(2)

где b - амплитуда колебаний призмы

3;

f2 - частота колебаний, Соответственно изменяется и разность хода S

(bo- bco5nt )d S.l,d cosset .

(3)

.Д-МПЛитуда переменной составляющей фототока гфопорциональная интенсивности света i ц,,, имеет вид:

211

0,3, bd

Я1 01

.,

де и,,,, (к) - ф укк1дия Бесселя . рода

порядка т.

Генератор постоянного напряжения 16 с лукит для определения IQJ по максимуму фототока..

Изкерив фототек i измерительным прибором 13, находим разность хода t(J 0. Для определения d необходимо найти еще и величину b,

С этой целью излучение от источника 8 света делится полупрозрачным, зеркалом 7 на два луча. Первый гфоходнт до зеркал-а 6, отражается от него и направляется на фотоприемник 9, Вто)эой луч от зеркала 7

идет на отражающую грань призмы 3, совмещенную с пьезомодулятором, отражается от нее и падает на фотоприемник 9,где интерферирует с первым. При перемещении призмы 3, т.е при включенном звуковом генераторе 12, на фотоприемнике 9 возникает фототок, пропорциональный величине смещения призмы. Этот фототок детектируется синхронным детектором 10 и измеряется прибором 11. Аналогично (4) имеем

м I-L (51 ,,3,и). )

Измерение амплитуды фототока дает возможность определить разность ход; а

8,Ьп. (6)

По измерениям метеопараметров вблизи призмы 3 вычисляем показатель прломления h. Таким образом имеем:

d S, / 82 П

(7)

Формула 7) рещает задачу определения угла астрономической рефракции. Точность рефрактометра зависит от точности определения разностей хода S, и fij Как известно, точность измерения разности хода составляет 5-10 м. Из (6) получим

Ad bS Г-, iS

При Ь 10 м имеем

(8)

А - d

42-5.10. 7-10

-6

что превьшает точность всех известных устройств, у которых- 10 -10 .

d

Формула изобретения

Астрономический рефрактометр, содержащий измерительный интерферометр с колеблющимся зеркалом, механически связанным с пьезокерамическим модулятором, соединенным со звуковым генератором и генератором постоянного напряжения, причем на выходе измерительного интерферометра установлены последовательно соединенные

фотоприемник, синхронный детектор, второй вход которого соединен с звуковым генератором, и регистрирующее устройство, отличающийся тем, что, с целью повьшения

точности измерений,он снабжен

опорным интерферометром с предметным и полупрозрачным зеркалами и последовательно соединенными фотоприемником, синхронным детектором

и регистратором, при этом колеблющееся зеркало выполнено в виде от- ражакяцей поверхности диагональной грани треугольной призмы, установленной на пьезокерамическом модуляторе, одна из боковых граней призмы

имеет отражающую поверхность, являющуюся предметным зеркалом опорного интерферометра, второй вход синхронного детектора опорного ин- терферомет ра подключен к выходу зву-л- кового генератора, а фотоприемник И полупрозрачное зеркало опорного интерферометра установлены на одной оси с пьезокерамическим модулятором.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в астрономии и геодезии для исключения влияния рефракции на угловые измерения. Астрономический рефрактометр содержит измерительный интерферометр с колеблющимся зеркалом, механически связанным с пьезокерамическим модулятором, соединенным со звуковым генератором и генератором постоянного напряжения, и опорный интерферометр с предметным и полупрозрачным зеркалами и последовательно соединенными фотоприемником, синхронным детектором и регистратором. На выходе измерительного интерферометра установлены последовательно соединенные фотоприемник, синхронный детектор, второй вход которого соединен со звуковым генератором, и регистрирующее устройство. Колеблющееся зеркало вьшолнено в виде отражающей поверхности диагональной грани треугольной призмы, установленной на пьезокерамическом модуляторе. Одна из боковых граней призмы имеет отражающую поверхность, являющуюся предметным зеркалом опорного интерферометра, а второй вход синхронного детектора опорного интерферометра подключен к выходу звукового генератора, причем фотоприемник и полупрозрачное зеркало опорного интерферометра установлены на одной оси с пьезокерамическим модулятором. 1 ил. I (Л to со 00 о

0

/3

Составитель С,Голубев Редактор Р.Цицика Техред Т.Тулик Корректор С.Черни

Заказ 777/54 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий II3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4