Жидкостный компенсатор Советский патент 1975 года по МПК G01C5/02 

1

Изобретеиие относится к области геодезического и маркшейдерского приборостроения.

Известии жидкостные компенсаторы, исиользуемые в геодезических углоизмерительиых приборах, с помощью которых направляют ход лучей в телескопической трубе или микроскопе в желаемом направлении. При этом используют эффект, заключающийся в том, что верхняя поверхность жидкости, находящаяся под действием силы тяжести, занимает постоянно горизонтальное положение независимо от наклона прибора. Таким образом получают или жидкостной клин, через который проходит пучок лучей, или зеркало жидкости, от которого отражается луч. Если такой жидкостный компенсатор с отражающей верхней поверхностью используют в углоизмсрительном приборе, который эксплуатируют как в подвешенном, так и в стоячем положении, образуется дефокусировка оптической системы, так как лучи проходят в зависимости от положения прибора в компенсаторе среды с различной плотностью. В связи с этим должны быть предусмотрены добавочные возможности фокусировки.

Использование жидкостного компенсатора, действующего как клин, в висячем и стоящем положении с желаемым эффектом компенсации невозможно, потому что он хотя и компенсирует ошиоки в однол положении, по удваивает ошибки в другом положении.

В предлагаемом компенсаторе в кювету введена дополнительная среда (т. е. кювета заполнена тремя средами различной плотности), причем объем среды с наибольшей из трех сред плотностью равен объему среды с наименьшей плотностью, а окна для про.хождения световых лучей расположены в той частн кюветы, которая заполнена средой со средней плотностью.

Часть стенок кюветы выполнена в виде отражателя пучка световых лучей. Эта кювета может с успехом применяться во всех угломерных приборах, которые пригодны для измерения в двух отличающи.хся на 180° вертикальных положениях. Она в особенности применима в теодолитах, нивелирах и отвесах (измерителях вертикали). В одном положении

ход лучей отражается от граничной поверхности среды с наибольшей плотностью, которая примыкает к среде со средней плотностью, а в другом положеннн ход лучей отражается от граничной среды со средней плотностью, которая является общей со средой, обладающей наименьшей плотностью. Кювета может иметь четыре окна для двух ходов лучей. В этом случае в одном и том же положении один из ходов лучей отражается от

граничной поверхности самой плотной среды.

а другой ход лучей отражается от граничной поверхности среды со средней нлотностью, причем обе граничных поверхности разделяются средой со средней плотностью.

На фиг. 1 показана кювета в продольном разрезе; на фиг. 2 - кювета с рефлектором, продольный разрез; на фиг. 3 - кювета для отражения двух различных пучков света в иродольном разрезе; на фиг. 4 - система считывания по окружности с кюветой, показанной на фиг. 1; на фиг. 5 - оптический лот с кюветой, изображенной на фиг. 3; на фиг. 6 - кювета с двумя рефлекторами в продольном разрезе.

Кювета 1 имеет корпус 2 с двумя окнами 3 и 4. Поперечпое сечение кюветы представляет собой трапепию, основание которой и верхняя поверхность открыты и к ннм примыкают соответствеппо прострапства 5, 6 прямоугольного поперечного сечения. Эта форма кюветы способствует направлению пучка 7 лучей, входящего через окно 2 в кювету и выходящего через окно 3 из кюветы. Кювета заполнена тремя средами 8, 9, 10 с различной плотностью, которые не смещиваются. Граничные поверхности 11, 12 сред служат отражающими поверхпостями. Среды 8 и 10 имеют одни и тот же объем, объем среды 9 достаточно велик, чтобы пучок 7 лучей света проходил в этой среде.

Пучок 7, входящий в кювету приблизительно под прямым углом к окну 2, при нормальных условиях отражается от поверхпости 12 и выходит через окно 3. Если граничЕшя поверхность 12, а вместе с ней и граиичная поверхность 11 благодаря изменению направления силы тяжести наклонена под углом а, пучок лучей света, отражающийся от граничпой поверхности 12, отклоняется на 2а. Влияние коэффициеита преломления сред в данном случае не учитывается.

Поворот кюветы и нучка лучей вокруг оси, параллельной плоскости фиг. 1, иа 180° приводит к тому, что среда 8 иод действием силы тяжести попадает в пространство 5, а среда 10 - в пространство 6. Таким образом среда 9 занимает такое же положение как граничные поверхности 11 и 12, так как объемы сред 8 и 10 одинаковы.

Кювета 13 в главной отражающей плоскости имеет трапециевидное (14) или прямоугольное (15) поперечное сечение. В трапециевидной части 14 предусмотрены окна 16 и 17. Кроме того, с трапециевидной частью жестко соединено зеркало 18. Кювета 13 заполнена тремя различными несмешивающимися средами 19, 20, 21, причем среда 19 имеет максимальную, среда 20 среднюю и среда 21 минимальную плотности, среды 19 и 21 - одинаковый объем. Между двумя средами образуется оптические пограничные поверхности 22, 23, которые в нормальном положении параллельны зеркалу 18.

Пучок лучей с главным лучом 24 входит через окио 16 в кювету 13, последовательно

отражается от поверхности 22, от зеркала 18 и еще раз от Г1оверхности 22 и выходит через окно 17. Если кювету 13 наклонить в плоскости фиг. 2 иа угол а, граничная поверхность под действием силы тяжести устанавливается в другое ноложение, измеиенное относительно падающего иучка света 24 иа угол ее. Благодаря этому согласно известному закону отражения пучок 24 света покидает кювету 13

под углом, измененным на 4а.

Показанная па фиг. 3 форма кюветы 25 подводит для регулировки и для прохода двух наклонных относительно друг друга пучков лучей 26, 27. Для этой цели кювета 25 имеет

две пары окон 28, 29 и 30, 31 и заполнена тремя средами 32, 33, 34 с различиой плотностью. Среда 32 имеет максимальную плотность, среда 34 - минимальную, а их объемы одинаковы. Между средами 32, 33, с одной стороны, и

33, 34, с другой возникают граничные иоверхности 35, 3:6.

Входящий через окно 28 в кювету 25 пучок лучей 27 отражается от граничной поверхпости 35 и покидает кювету через окно 29.

Подобным же образом пучок лучей 26 отражается меладу окнами 30 и 31 от граничной поверхности 36. В остальном пояснение, данное к фиг. 1, справедливо и для даппого случая.

Кюветы 13 и 25 можно использовать при повороте их на 180°, так как не измеияется ни положение граничных поверхностей 22, 23 или 35, 36, ни среды 20 или 33, которую проходит пучок лучей 24 или 26, 27.

Па фиг. 4 показаны оптические детали системы для измерения поворота прибора, вокруг осей X-X и У-У. В ходе луча 37 изображения предусмотрены прямоугольная призма 38 с щтриховой пластиной 39, делительный

круг 40, ромбическая призма 41 с крышей 42, система передачи изображения 43, 44, кювета 45, иаполнениая тремя средами, отклоняющая призма 46 с крыщей 47, делительный круг 48, 49, две ирямоугольиые призмы 50, 51, объектив 52 микроскопа, пятиграииая призма 53 и окуляр 54 микроскопа. Штриховая пластина 39 снабжена маркой 55, которая служит как для считывания делительного круга 40, так и делительного круга 49. Поля для считывания

делительного круга видиы в поле зрения считывающего микроскопа. Система изображения отражает марки на градуированном круге 49 в положение, которое регулируется компенсирующей кюветой 45 и не зависит от наклона

ее. В этом положении марку п деления на градуированном круге 40 можно рассматривать через микроскоп.

Надирный лот имеет окуляр 56 и два объектива 57, 58, которые позволяют производить

прицеливание в двух паправлениях, повернутых на 180°. Между объективами 57, 58 с одной стороны и окуляром 56 с другой установ лена оптическая система, состоящая из двух нризм 59, 60, кюветы 61, наполненной тремя

различными средами, и двух призм 62, 63.

Система служит для отражеиия лучей 64, 65, их регулировки в определенное положение и их сведепия в ход лучей для окуляра 66 (фокальпая плоскость окуляра, перпендикулярная ходу лучей окуляра 66, обозначенная цифрами 67, и призмы 62, 63 образуют разделяющую изображение грань 68, направле11ную перпендикулярно к плоскости чертежа).

Кюветы 45 и 61 (фиг. 4 и 5) регулируют ход считывающего или визирного луча независимо от изменения наклона оптической системы так, что изменения наклона не оказывают никакого влияния на результаты измерения или считывания.

Действие устройства, показанного на фиг. 4 и 5, не нарущается, если его повернуть на 180° так, что кювета 45 располагается снизу, а объектив 57 занимает место объектнва 52.

Кювета, показанная на фиг. 6, снабжена двумя окнами 69, 70 и двумя рефлекторами 71, 72. Кювета имеет три среды 74, 75, 76 различной плотности, между которыми возгпь кают две граничных поверхности 77, 78. Пучок лучей 19, входящий через окно 69 в КЕОвету, отражается последовательно от рефлектора 71, грапичной поверхности 78 и от рефлектора 72 и выходит через окно 70. Работа устройства аналогична устройствам, показанным на

фиг. 1, 2 и 3. Кювета 73 одинаково работает при повороте на 180° относительно оси, перпендикулярной к плоскости чертежа или параллельной пограничной поверхности или плоскости чертежа. В положении, показанном на фиг. 6, кювета 73 может выполнять другую функцию, если среду 74 заменить средой 75 и среде 75 определить больщую плотность, чем среде 76.

Предмет изобретения

1.Лхидкостный компенсатор, преимущественно для геодезических углоизмерительных приборов, содержащий кювету с окнами для

прохождения световых лучей и две жидкости с различными плотност 1мп, запол: ;;юни1е часть кюветы, о т л и ч а ю щ и п с я тем, что, с целью расширения области применения, в кювету введена дополнительная среда, причем

объем среды с наибольшей из трех сред плотностью равен объему среды с наименьшей плотностью, а окна для прохождения светозь:х расположены в той части кюветы, которая заполнена средой со средней плотностью.

2.Л чндкостиый компенсатор по п. 1, отличающийся тем, что часть стенок кюветы выполнена в виде отрал ателя пучка световых лучей.

., /J 18 Л 74

A / / ,7 -5 ..i j