Устройство для измерения зенитных расстояний и рефракции Советский патент 1987 года по МПК G01C1/02 

Изобретение относится к астрономо- геодезическому приборостроению и может быть использовано для определения зенитных расстояний светил, приземной рефракции и исследования гнутия телескопов и теодолитов.

Цель изобретения - повышение точности путем привязки измерений к отвесной линии без изменения положен я визирной трубы, а также увеличение диапазона измерений.

На фиг el изображено устройство, вид сбоку; на фиг.2 - вид зеркального

В случае изготовления полностью автоматизированного устройства приспособление для фиксирования зеркального блока относительно отвесной линии целесообразно выполнить в виде двухкоординатной чувствительной подвески, подобной тем, что используются для зенитных и надирных зеркал и в нивелирах с самоустанавливающимися визирными линиями. В этом случае перекладина 12 скрепляется с осью 14 посредством подвески, вследствие чего зеркальньм блок автоматически занимает одно и то же положение по отблока со стороны объектива угломерного инструмента; на фиг.З - схема,по- ношению к отвесной линии при любых ясняющая вывод основных формул. поворотах по азимуту вокруг,оси 14.

Устройство содержит угломерный инструмент 1, многогранную зеркальную призму 2, ось 3 вращения призмы, жестко скрепленную с ней, втулку 4, подвижно скрепляемую с осью 3 закрепительным винтом 5, рабочий уровень Ь, юстиро- вочный.винт 7 уровня, рычаг 8 втулки, микрометренный винт 9, лагеры 10, рамы 113 жестко скрепленные с перекла- да можно найти с ошибкой, не большей диной 12, вспомогательный уровень 13, 1, Затем вычисляют величину угла, вертикальную ось 14 вращения зеркального блока, втулку, 15 вертикальной

Для измерения зенитных расстояний светил призма 2 должна быть заранее прокалибрована, т,е, измерены углы 0 ci между боковьа н гранями, например, на гониометре.

При измерении зенитного расстояния Z,,f. светила вычисляют эфемеридное

25

зенитное расстояние Z , которое всегпризмы, грани которого будут строить автоколлимационное изображение в поле зрения угломерного инструмента при следующих з словиях: визирная линия угломерного инструмента наведена на эфемеридное зенитное расстояние Z , призма установлена перед объективом так, что биссектриса угла d сооси, трегер 16, установочные винты ,17 трегера, закрепительный винт 18, скрепляющий рычаг 19 с вертикальной осью, микрометренный винт 20, лимб 21, ин,декс 22 вертикальной оси, индекс 23 горизонтальной оси.

Пуизму 2 целесообразно выполнять из материала с малым коэффициентом теплового расширения, например ситал30

призмы, грани которого будут строить автоколлимационное изображение в поле зрения угломерного инструмента при следующих з словиях: визирная линия угломерного инструмента наведена на эфемеридное зенитное расстояние Z , призма установлена перед объективом так, что биссектриса угла d со35 вмещена с отвесной линией с точностью порядка f .

Расчет производится следующим обрала. Изготовление ее из двух многогранников, основания которых склеены или

ZH у qi 2

(1)

зом. На фиг.З видно, что зенитное расстояние Z нормали к стороне угласт ,

посажены на оптический контакт, свя- биссектриса которого совмещена с от- зано с тем, что такая конструкция по- весной линией, равно зволяет создать более компактные призмы с большим числом углов и с широкими гранями (соизмеримыми с диаметром объектива зрительной трубы угломерно- го инструмента 1). Например, призма (фиг.1 и 2) при специальном подборе угла многогранников имеет 16 различных углов, имея размеры значительно

меньшим, чем имел бы шестнадцатигран- зрения , угломерног о инструмента, т.е. ник при той же ширине граней. iZj,-Z.,. (3;

Приспособление для фиксирования зеркального блока относительно отвесной линии (фиг,1 и 2) вьшолнено в виде пузырькового уровня (для нагляд- разом.

нести). Методика измерений и обработ- Устанавливают визирную линию угло- ка не меняются при использовании элек- мерного инструмента на эфемеридное тронного уровня,зенитное расстояние Z.. Открепляют

45 а зенитное расстояние светила равно Z - Z + uZo (2) Для того, чтобы наблюдать автоколлимационный блик, необходимо, чтобы разность не превьшгала рабочее поле

Используя формулу (1), получают (90°-Z ,

(4)

Устройство работает следующим об

В случае изготовления полностью автоматизированного устройства приспособление для фиксирования зеркального блока относительно отвесной линии целесообразно выполнить в виде двухкоординатной чувствительной подвески, подобной тем, что используются для зенитных и надирных зеркал и в нивелирах с самоустанавливающимися визирными линиями. В этом случае перекладина 12 скрепляется с осью 14 посредством подвески, вследствие чего зеркальньм блок автоматически занимает одно и то же положение по отношению к отвесной линии при любых поворотах по азимуту вокруг,оси 14.

да можно найти с ошибкой, не большей 1, Затем вычисляют величину угла,

Для измерения зенитных расстояний светил призма 2 должна быть заранее прокалибрована, т,е, измерены углы ci между боковьа н гранями, например, на гониометре.

При измерении зенитного расстояния Z,,f. светила вычисляют эфемеридное

да можно найти с ошибкой, не большей 1, Затем вычисляют величину угла,

25

зенитное расстояние Z , которое всегда можно найти с ошибкой, не большей 1, Затем вычисляют величину угла,

призмы, грани которого будут строить автоколлимационное изображение в поле зрения угломерного инструмента при следующих з словиях: визирная линия угломерного инструмента наведена на эфемеридное зенитное расстояние Z , призма установлена перед объективом так, что биссектриса угла d совмещена с отвесной линией с точностью порядка f .

Расчет производится следующим обра qi 2

(1)

совмещена с от-

биссектриса которого совмещена с от- весной линией, равно

зрения , угломерног о инструмента, т.е. iZj,-Z.,. (3;

а зенитное расстояние светила равно Z - Z + uZo (2) Для того, чтобы наблюдать автоколлимационный блик, необходимо, чтобы разность не превьшгала рабочее поле

зрения , угломерног о инструмента, т.е iZj,-Z.,. (3;

разом.

Используя формулу (1), получают (90°-Z ,

(4)

ом.

Устройство работает следующим обзакрепительный винт 5 и поворачивают ось 3 таким образом, чтобы одни из штрихов, нанесенных на основании призмы, расположился напротив индекса 23, а именно тот штрих, который соот- 5 ветствует вертикальному положению биссектрисы угла Ы ,, когда пузырек уровня 6 выведен в нуль-пункт (на фиг.1 этот штрих подписан цифрой 0). Соответствующее расположение уровня и индекса О 23 всегда можно добиться юстировочным винтом 7 уровня 6, тем более, что точность установки биссектрисы в отвесное положение невысока - порядка 1 . После требуемой установки призмы по -5 отношению к уровню закрепляют винт 5 и устанавливают призму перед объективом угломерного инструмента 1 (фиг.1).

Выводят пузырек уровня 6 в нуль- пункт микрометренным винтом 9. Определяют отсчет уровня т и автоколлимационный отсчет микрометра угломерного инструмента М . Поворачивают зеркальный блок вокруг оси на 180°, ориентируясь по индексу 22 и лимбу 21 о Точную установку производят микрометренным винтом 20 после закрепления винта 18, Контроль установки по азимуту производится совмещением автоколОстается получить формулу для вычисления отсчета П, Поскольку биссектрису угла d }1евозможно совместить точно с отвесной линией и она отклонена от вертикали на некоторьй угол S , то автоколлимационньп отсчет М по первой грани угла отличается от

М на угол 9: п

+61.

(6)

Если после поворота призмы на 180 вокруг вертикальной оси пузырек уровня выведен на тот же самый отсчет, то отсчет М по второй грани также отличается от М на угол 0, но с другим знаком:

.(7)

Из уравнений (6) и (7) имеем

О

5

м(м +п).

(8)

На практике при использовании высокоточных уровней отсчеты т и т не равны между собой, поэтому в формуле (8) появляется поправка на разность отсчетов уровня (Т - цена деления уровня):

MH I (М4м) + (т -т)|. (9) Формулы (5) и (9) решают задачу

лимационного изображения вертикальной определения Z без использования отсчетов разделенного круга с использованием окулярного микрометра и уровня.

Если зеркальный блок фиксируется по отношению к отвесной линии с по- 35 мощью чувствительной подвески, то используются формулы (8) и (5).

нити с самой нитью. Контроль неизменности положения горизонтальной оси 3 по отношению к плоскости горизонта осуществляется с помощью вспомогательного уровня 13. Снимают аналогичные отсчеты т и М.

Все эти измерения производятся за несколько минут до прохождения через поле зрения угломерного инструмента 40 данного светила. Для наблюдения светила призму убирают. Отсчет микрометра М на всетило определяют по обычной методике.

Обработка наблюдений производится 45 следующим образом. Так как угол с известен (призма прокалибрована), то автоколлимационный отсчет микрометра М при вертикальном положении биссектрисы соответствует известному зенит- 50 ному расстоянию /, вычисляемому по формуле (1). Разность отсчетов , равна величине iZ, входящей в формулу (2). Поэтому для вычисления Z имеем:

55 Z.(90 -|)H-(, (5)

где R - масштабный множитель микрометра.

Остается получить формулу для вычисления отсчета П, Поскольку биссектрису угла d }1евозможно совместить точно с отвесной линией и она отклонена от вертикали на некоторьй угол S , то автоколлимационньп отсчет М по первой грани угла отличается от

М на угол 9: п

+61.

(6)

Если после поворота призмы на 180 вокруг вертикальной оси пузырек уровня выведен на тот же самый отсчет, то отсчет М по второй грани также отличается от М на угол 0, но с другим знаком:

.(7)

Из уравнений (6) и (7) имеем

м(м +п).

(8)

На практике при использовании высокоточных уровней отсчеты т и т не равны между собой, поэтому в формуле (8) появляется поправка на разность отсчетов уровня (Т - цена деления уровня):

MH I (М4м) + (т -т)|. (9) Формулы (5) и (9) решают задачу

определения Z без использования отсчетов разделенного круга с использованием окулярного микрометра и уровня.

При измерении рефракции г на отрезке с эфемеридным зенитным расстоянием Z g проводится описанная подготовка устройства, причем устанавливается призма на конце отрезка, ближнем к объективу (например, так,как на фиг.1). Проводят описанные измерения для определения отсчета микрометра при вертикальном положении биссектрисы (М ). Переносят зеркальный блок на противоположиьй конец отрезка (дальний от объектива) и определяют аналогичный отсчет М f. В безвоздушном пространстве эти отсчеты отличались бы только на величину угла дЧ между отвесными линиями в точках, ограничивающих отрезок измерения рефракции. В условиях атмосферы разность. отсчетов определяется еще и полной рефракцией г на отрезке измерения:

r(Mnn-Mn,)RH-iV.

(10)

51295229

Для исключения возможных подвижек угломерного инстр мента многократно определяют отсчеты М и М и строят

М f П5

их зависимость от времени, что позволяет отнести эти отсчеты к одному моменту времени.

При исследовании гнутия наиболее точные результаты пол-учаются, если использовать прокалиброванную призму, которая, согласно формуле (1), задает набор эталонных зенитных расстояний.

Отределяют, как описано, отсчет вертикального круга угломерного инструмента при вертикальном положении биссектрисы угла для положения угломерного инструмента круг право (М,,), Определяют аналогичный отсчет

М,, ДЛЯ положения

круг лево

и находят зенитное расстояние нормали к грани угла по формуле

(

кЧ

hL

).

(11)

Сравнивая измеренное зенитное расстояние Z с подсчитанным по формуле (1), получают величину гнутия ьМ на данном зенитном расстоянии

, М Z -Z

h

(12)

Формула изобретения

Устройство для измерения зенитных расстояний и рефракции, содержащее угломерньй инструмент с автоколлима- ционньм окуляром и зеркальный блок, подвижно соединенный с приспособлением для фиксирования зеркального блока относительно отвесной линии, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, а также увеличения диапазона измерений, зер- кальньй блок выполнен в виде многогранной призмы с зеркальными боковыми гранями, боковые ребра которой перендикулярны к рабочей плоскости приспособления для фиксирования зеркалього блока относительно отвеснойлинии.

Изобретение относится к астро- номо-геодезическому приборостроению и позволяет повысить точность и увеличить диапазон измерений. Зеркальный блок устройства вьшолнен в виде многогранной призмы 2 с зеркальными боковыми гранями, боковые ребра которой перпендикулярны к рабочей плоскости приспособления для фиксирования зеркального блока относительно отвесной линии. Соответствующее расположение уровня 6 и индекса 23 обеспечивается юстиро- вочным винтом 7. Микрометренным винтом 9 пузырек уровня 6 выводится в нуль-пункт. Производят отсчеты уровня и микрометра угломерного инструмента при двух положениях зеркального блока. Наблюдение светила производят без зеркальной призмы 2. 3 ил. 1чЭ со О1 ISD ) « mtft-J.

W

Фиг.-}

Редактор Н.Тупица

Составитель В.Лыков

Техред В.Кадар, Корректор Л.Пилипенко

Заказ 609/47Тираж 678 Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4