Измерительная головка гидростатического нивелира Советский патент 1988 года по МПК G01C5/04 

5 6 7 & 9

САд

О5

00

00

Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности к устройствам для гидростатического нивелирования.

Цель изобретения - повьшение чувствительности устройства.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство состоит из источника I света, блока 2 формирования светового пучка, дифракционной решетки 3, измерительного сосуда 4, объектива 5, диафрагмы 6, фотоприемника 7, блока 8 усиления и преобразования сигнала и индикатора 9.Устройство работает следующим образом.

Узкий пучок когерентного света

ной с плоским фронтом определяется выражением

t4 f д f(x).

В качестве анализатора оптического сигнала в устройстве предполагается использовать круглую диафрагму 6, выполняющую роль пространственного фильтра и отсекающую все пространственные частоты энергетического спектра Фурье, кроме основной частоты (х), определяющей структуру решетки. Непосредственно вблизи от диафрагмы

располагается фотоприемник 7, преобразующий световой поток в пропорциональный ему электрический сигнал, ко- торьш усиливается и преобразуется (например, в цифровую форму) в блоке

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и позволяГидростатичес- Недра, 1976, ет повысить чувствительность устр-ва. Между блоком 2 формирования пучка и измерительным сосудом 4, заполненным рабочей жидкостью, размещена дифракционная решетка 3. Свет от когерентного источника 1 преобразуется блоком 2 в пучок монохроматических волн с плоским фронтом, освещающий сосуд 4. Диафрагма 6 выполняет роль пространственного фильтра, пропускающего основную частоту энергетического спектра Фурье, определяющую структуру решетки. На экране индикатора 9 преобразованный фотоприемником 7 электрический сигнал формирует величину уровня рабочей жидкоети. Приведено выражение для определения расстояния между диафрагмой 6 и фотоприемником 7 . I ил. (Л

от источника I попадает в блок 2 фор- 20 8 усиления и преобразования сигнала, мирования светового пучка, вьтолнен- и поступает на вход индикатбра 9, на

ный, например, в виде коллиматора, необходимый для формирования пучка монохроматических волн с плоским фронтом. Сформированный волновой фронт, проходя через дифракционную решетку

3,просвечивает измерительный сосуд

4,заполненный рабочей жидкостью, уровень которой необходимо измерить.

экране которого формируется значение измеренной неличины уровня рабочей жидкости. В проведении измерения ис- 25 пользуется свойство дифракционной ре шетки 3 дифрагировать в первый (либо какой другой) порядок количество све товой энергии, пропорциональное числу открытых (находящихся выше уровня

Когерентный волновой фронт дифрагиру- 30 жидкости) элементов решетки.

ет на элементах дифракционной решетки формула изобретения

4 и собирается объективом 5, образуя

в плоскости, сопряженной с источниИзмерительная головка гидростатического нивелира, содержащая последовательно расположенные источник св та, блок формирования светового пучка, измерительный сосуд, объектив, фотоприемник, блок усиления и преобразования сигналов и индикатор, о т- личающаяся тем, что, с целью повьш1ения чувствительности, она снабжена дифракционной решеткой, расположенной между блоком формирования пучка и сосудом, источник све- . та выполнен когерентным, а диафрагма установлена перед фотоприемником на расстоянии ti от оптической оси, определяемом выражением

ком излучения, распределение освещенности, описываемое преобразованием Фурье

+/(П

ЕС t

Akf, J

-Л/i

-i(xlx S. X e dx,

Cx)

40

)

де E - освещенность на эталонной

решетке; Л длина волны когерентного

излучения;

f. - фокусное расстояние Фурье- объектива;

А - размер входного окна; f(х)- пространственная частота

решетки f ,где d (х)

период решетки;

S(x) - функция распределения плотности вдоль координатной оси X решетки.

Координата первого спектрального аксимума для случая освещения волВНИИПИ Заказ 6578/32 Тираж 680

че до та ка ра л це он ра ва . та ус ра ре

50

55

гд

экране которого формируется значение измеренной неличины уровня рабочей жидкости. В проведении измерения ис- пользуется свойство дифракционной решетки 3 дифрагировать в первый (либо какой другой) порядок количество световой энергии, пропорциональное числу открытых (находящихся выше уровня

Измерительная головка гидростатического нивелира, содержащая последовательно расположенные источник света, блок формирования светового пучка, измерительный сосуд, объектив, фотоприемник, блок усиления и преобразования сигналов и индикатор, о т- личающаяся тем, что, с целью повьш1ения чувствительности, она снабжена дифракционной решеткой, расположенной между блоком формирования пучка и сосудом, источник све- та выполнен когерентным, а диафрагма установлена перед фотоприемником на расстоянии ti от оптической оси, определяемом выражением

1 - f(х) - f,

А - спектральная характеристика

источника света; f д - фокусное расстояние объектива;

f(х) - пространственная частота решетки.

Подписное