Рефрактометр Советский патент 1976 года по МПК G01N21/46 G01C1/00 

Изобретение относится к устройствам для определения влияния рефракпии при вы сокоточных угловых измерениях, в частнос ти геодезических. Известны рефрактометры, осуществляющие измерение спектральной дисперсии пут сравнения смещений полученных изображений или интенсивности световых потоков различных длин волн, прошедших вдоль исследуемой линии. Один из известных рефрактометров соде жит два излучателя, направляющих вдоль исследуемой линии два световых потока с длинами волн Л ) и Д-,, приемное устройств и модулятор 11. Наиболее близким техническим решением к предложенному является рефрактометр, которьш содержит два излучателя, направляющих вдоль исследуемой линии два световых потока с длинами волн .и приемное устройство, включающее оптическую телескопическую систему и фотометр, причем перед фотометром помещен полярои анализатор . Недостатком этого рефрактометра является наличие в приемном устройстве двух каналов для световых потоков с длинами волн соответственно Л j и - , что не позволяет достичь точности угловых измерений порядка 0,5 угл.сек. Цель изобретения - повышение точности измерения и улучщения эксплуатационных характеристик рефрактометра. Указанная цель достигается тем, что в рефрактометре, содержащем два излучателя, направляющих вдоль исследуемой линии два световых потока с длинами волн Л( и Л 2 и приемное устройство, включающее оптическую телескопическую систему и фотометр, за оптической телескопической системой последовательно установлены четыре плоскопараллельные кристаллические пластины: первая пластина, обладающая двойным лучепреломлением для излучения с длиной волны Л ( и не расщепляющая лучи с длиной волны 2) вторая , толщина которой обеспечивает повороты направлений плоскостей пол5физации проходящих световых потоков с длинами волн Л и третья, обладаюшая авойиы лучепреломлением для потоков обеих длин волн, и четвертая - компенсаторная пластина. Перед фотометром помещен пол51ркза1.шонный модулятор - ана лизатор, а между оптической телескопичес кой системой и первой пластиной установлен оптический элемент, поворачивающий световой пучок вокруг оси иа 90 . На чертеже представлена принципиальная оптическая схема предложенного рефрактометра. Рефрактометр содержит иатучатели 1 и 2, направляющие вдоль исследуемой линии два световых потока с длинами волн с ответственно /IjH Л 2, переклЮчатель потоков 3, колш-1М1фующие оптические системы 4 и 5 и приемное устройство, включающее оптическую телескопическую систему 6, оп тический элемент 7, поворачивающий свето вой пучок вокруг оси на 90 , плоскопараллельные кристаллические пластины 8-11, поляризащюнньэ модулятор-анализатор 12 и фотометр, включающий фотодетектор 13, усилитель 14 и индикатор 15. Плоскопараллельные кристаллические пластины вьшолнены следующим образом. Пластины 8,10 и 11 вырезаны под углом 45 , а пластина 9 - под углом 90 к оптической оси кристалла. Пластины 8,10 и 11 ориентрфованы так. что ось кристалл находится под 45 к оси светового пучка и под углом 45 к линии горизонта, а оптическая ось пластины 9 параллельна оси прибора. Толщины пластин 8 и, 10 в зависимост от предъявляемых к прибору требований могут быть различные. Например, если необходимо получить угловую щирину полосы 20 тл.сек, приведенной к входу прибора, снабженного двенадцатикратной телескопической системой, толщины пластин 8 и 10 составляют 19 мм и 40 мм соответ ственно для излучений с длинами волн 0,6328 мкм и 0,4415 мкм. Рефрактометр работает следующим обра зом. Световые пучки с длинами волн Л j и Л2 выходя1дие из излучателей 1 и 2 соответственно, пропускают через коллимируюшие оптические системы 4 и 5, после чего световые пучки, пройдя исследуемую среду, например атмосферу, попадают в оптическую телескопическую систему 6, проходят через последовательно расположенные пластины 8 - 11, поляризационный модулятор-анализатор, попадают на чувствительную поверхность фотодетектора 13, сигнал с которого усиливается уси

лителем 14 и фиксируется индикатором 15. вО излучения. В зависимости от того, какой угол имеется между плоскостякги поляризации иэлучений с длинами волн Л и .у выходящих из излучателей 1 и 2, выбирается толщина пластины 9, которая должна обеспечивать поворот плоскости поляризации проходящего излучени на такой же . В случае когда Л Aj) угловой анализ вьшолняется для излучения с длиной волны Л пластинами 10 и 11. При этом через пластину 8 излучение с длиной волны Л-2. проходит без изменений. Выходящее из пластины 11 излучение направляется на поляризационный модулятор-анализатор 12, который состоит из двзтс поляроидов-анализаторов, поочередно вводимых в световой пучок. Плоскости поляризации анализаторов перпендикулярны между собой и составляют углы 45 с горизонтом. Отсчет угла поворота компенсаторной пластины 11 определяет направление плоскости поляризации излучения с длиной вол ны Л 2прошедщего через исследуемую ере Затем переключатель 3 переводится в другое положение, при котором проходит излучение с длиной волны А . При этом угловой анализ для излучения с длиной волны Л , выполняется одновременно пластинами 8 и 10, а также компенсаторной пластиной 11, после чего излучение проходит через поляризационный модуля- тор-анализатор 12. Разница двух отсчетов, полученных в результате поворотов компенсаторной пластины 11 при гфохождении излучений с длинами волн Л) и AjjHeceT информацию о величине угловой рефракции исследуемой среды. Для исключения из результата измерения ошибки, обусловленной конструктивнььми параметрами прибора, контрольные измерения выполняются при оптическом коротком замыкании передающей и приемной систем. Приведенное описание работы схемы дано для измерения горизонтальной составлякшей угловой рефракции, Для измерения вертикальной составляющей угловой рефракции в оптическую схему приемной части рефрактометра вводится оптический элемент 7, например трехзеркальный, поворачивающий световой пучок вокруг оси на 90 . Этот элемент вьшолняет функцию призмы Дове, но меньЪе искажает поляризационные характеристики излучения и дает возможность работать с различными длинами волн Применение предложенного рефрактометр позволит: - определять величину угловой рефракции в диапазоне 10 .мин. с точностью 0,5 угл.сек; повысить качество наблюдений, а также сократить количество повторных наблюдений азимута по Полярной звезде; для получения высотных отметок триангуляционных пунктов 1,2,3 и 4 кл. исполь зовать вместо геометрического никелиро вания 3-4 кл. тригонометрическое; решить ряд научно- исследователь-зких проблем, в частности таких, как создание эталонных геодезических полигонов; усовершенствовать методику и технику вьлолнения геодезических работ, уменьшит время простоев в полевой период. Экономическая эффективность от исполь зования данного рефрактометра при астроопределениях и определениях высотных отметок триангуляционных пунктов на годово объем работ ГУГК при СМ CCCF составит около 100 тыс.руб. о р м у л а и 3 о б р е т Рефрактометр, преимущественно для геодезических измерений, содержащий два из лучателя, направляющих вдоль исследуемой линии два световых потока с длинами волн Л / 1; ;|о,и приемное устройство, включаюшое опглчсскую телескопическую систему и фотометр. о т л i: ч а ю щ и ii с я , что, с целью повышения точности аз- мереьия i; улучшения эксплуатационных характерчсг рефрактометра, за оптической телескопической системой последовательно установлены четыре плоскопараллельные кристаллические пластины: первая пластина, обладаЮ1гая двойньг г лучепреломлением для излучен11Я с длиной волны Д(: не расщепляющак лучи с длиной волны Д-; вторая, толщина которой обеспечивает повороть: направлений плоскостей поляризаШП1 проходящих световых потоков с длиной ьолны л. Ji Л.;;третья, обладающая двойным лучепрело:-лепиех; для обеих длпк волк, л четвертая - ко я1енса горная пластина, перед ±ого летрз. ло%;о1иек пэляризашюпньп мс дулятор-акализлтор, а ежду оптической телескопической системой и первой пластикой 5станоБ::еп оптический элемент, поворач;шаюш1п1 светоЕой пучок вокруг оси Источглгки льформагцнг, прпнятые во VHTIмание при экспертизе; 1. Патент CCCF X: 340211, выдан--,, шведской фирме АГА кл. G 01 П 21,.- 1909. 2. Авторское свидетельство СССР № 340948, кл. G 01 П 21/46, 1970 {прототип).

( W fi 12

ш}

t

15