СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО УГЛА С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ РЕФРАКЦИИ Советский патент 1973 года по МПК G01N21/45 G01C1/00 

1

Изобретение относится к областн геодезически.к измерений углов, в частности вертикальных.

Известен способ измерения вертикального угла с учетом влияния рефракции при помощи теодолита. По этому способу вертикальную рвфраКЩНО определяют дисперсионным методом. Для реализации дисперсионного метода в о5щем случае угловую дисперсию необ.ходимо измерять для трех длин волн спектра с погрешностью порядка 0,001, что трудно осуi-UecTBiiTb, используя при.бор полевого типа. При этом одна из длин волн спектра должна лежать в коротковолновой части спектра, которая сильно поглощается атмосферой. Отсутствие серийно выпускаемых мощных источников коротковолиового излучения затрудняет практическое применение дисперсионного метода.

По предлагаемому способу данные о рефракции могут быть получены по наблюдениям на одной длине волны. Способ основан на иснользова-нии зависимости рааностл оптических путей от искомого вертикального угла. Для этого создают ла исходной точке линии два когерентных световых пучка, направляют их в определяемую точку через оптическлй клИН и методом счета числа интерференционных полос измеряют разность оптических путей при одновременном непрерывном изменении про2

отранственного положения пучков относите.1ь)10 горизонта в исходной точке.

Блок-схема устройства, реализующего o:iaсьюаемый способ изображена на фиг. 1.

Теодолит }, оборудованный устройством для непрерывного вращения его горизонтальной оси, устанавливают на .исходной точке. С горизонтальной осью скреплена насадка 2, представляющая собой оптическую систему, которая формирует из потока, идущего от лазера 3, два пространственно разнесенных когерентных пучка. Пройдя через оптический клин 4, оба эти пучка на определяемо точке собираются приемной оптической системой 5 1 фохусируютс; на фиксированной диафрагме 6, после которой установле Ш устройство 7 для счета числа интерференционных полос.

Светоделнтельное устройство 2 может быть вьшолнено. например, в виде блока (см. фиг. 2), включающего лазер , призму S,

0 отражаю1цне зеркала 9, 9, и рассеивающие ли.нзы 10 п 10.

Для определенля вертикального угла, свободного от влияния рефракции, выполняют из5мерение вертикального угла теодолитом и измерение разности оптических путей световых потоков двух вторичных когерентных источников после их перемещения из точек 1,1 в точки 2,2 (см. фиг. 3).

0

Перемещение источников излучения ocvществляется путем поворачивания базы вокруг горизонтальной оси, проходящей через точку О из положения 1,1 до положения 2,2.

При этом разность оптических путей в точке приема А будет непрерывно меняться, что выразится в перемещении интерференционных полос на диафрагме 6.

Разность опти-ч-еских пут-ей может быть измерена путем подсчета чи-сла интерференционных полос, прошедших через фиксированную диа|фрагму.

Измеряемый вертикальный угол ао определяется по формуле

ао а

где

/ 2() + Д(Г+П,

Yo.2+Yo,i

PI sin 22 /

Yo,2+Yo.i

I P2+Pi

P-i cos M 2 )

/ (З,-pi ,

b - длина базы между вторичными источниками излучения; бЛ-разность оптических -путей; п - показатель преломления воздуха; а-угол, измеренный теодолитом.

Если считать, что ошибка измерения разности оптических путей и 6 составляет одну десятую долю интерференционной полосы, то практически оши-бка определения угла ао, будет определяться только ошибкой собственно измерения вертикального угла а и углов р.

Экспериментальная оценка -погрешности v а на трассе 2,06 км показывает, что ошибка ±0,1 полосы для у5 может быть обеспечена

даже при визуальных наблюдениях.

При выводе формулы для определения вертикального угла по измеренным величинам предполагается, что клин идеален, т. е. угловое отклонение луча будет одним и тем же для

любого участка клина. Поскольку в обшем случае клин может иметь «рельеф, измерение угла теодолитом необходимо производить на тех участках клина, через которые проходят световые пучки от когерентных источников при

крайних положениях базы.

Предмет изобретения

Способ измерения вертикального угла с учетом влияния рефракции, заключающийся в измерении разности оптических путей двух когерентных световых потоков, направленных с исходной точки на определяемую, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, пучки с исходной точки через оптический клин направляют на определяемую, в которой измеряют, например, методом счета числа интерференционных полос разность оптических путей при одновременном непрерывном изменении пространственного положения обоих пучков относительно горизонта в исходной точке.

Г

I / J

(риг. 2

Фиг.З