Жидкостный компенсатор для оптических приборов Советский патент 1979 года по МПК G01C5/06 G01C15/10 

Изобретение относится к области оптическо,го приборостроения и-может быть использовано в маркшеЙ1:ерско-геодезических инструментах, например в оптических отвесах.

Маркшейдерские приборы в подземных горных выработках центрир тст с помощью оптических отвесов, однако авторедукционные оптические отвесы для этих цепей не применяются, так как отсутствуют устройства, имеющие малые габариты и способнйш стабилизировать лучи, выходящие в зенет, с высокой надежностью.

Известны жидкостные компенсаторы, основанные на использовании свободной поверхности раздела между жидкостью и воздухом или между двумя несмешивак)щимися жидкостями, работающие в проходящем или отраженном пучке лучей. Такие компенсаторы надежно стабилизируют световые лучи, направленные в надир, однако для стабилизатщи лучей, направленных в зенит, такие компенсаторы Можно использовать только совместно с оборачивающими системами. Кроме того, диаметры с жвдкостью приходится увеличивал

для исключения влияния капиллярного поднятия на ход световых лучей. Все это приводит к увеличению габаритов рптических отвесов, предназначешых дня центрирования под ТОЧКОЙ 1, 2, 3 и 4)

Ближайщим по технической сущности и достигаемому результату являются жидкостные компенсаторы, содержащие ампулу, заполненную несмачивающимися жидкостями с различными плотностями 5.

Однако известный жидкостный компенсатор способен стабилизировать только лучи, направленные в надир.

Целью изобретения является создание жидкостного компенсатора, имеющего более широ5кий дгапазон действия, и способного стабшгизировать как лучи, наПравлетше в надир, так и лучи, направлегшые в зенит, при малых габаритах устройства.

Для достиженияэтой цели в жидкостном компенсаторе, содержащем ампулу, заполненную несмещивающимися жидкостями с различными. гтотностями, прозрачное дно ампулы выполнено сферическим, а х идкость с большей --- .3 ,,-...:- 7 плотностью, образующая положительную линзу, имеет объем, обеспечиваемый соотношением радиусов кривизны, равным; . УП 2 «--( (., t)И - Vlj. где т - радиус кривизны дна ампулы; b - радиус кривизны поверхности разде ла двух жидкостей; niH Пг - показатели преломления жидкостей .9 меньщей и большей .шютностями соответственно. . k - коэффиШёнт компенсапщ. Ампула компенсатора может быть заполнена гомологом нафталина с показателем преломления 1,5-1,7, а жидкостная линза образована фторалифатическим соединением с показателем. преломления 1,2-1,4. Такое устройство позволяет стабилизироват лучи, направленные в зенит или в надир, при чем достигается это соотв етствутощим подбором жидкостей. Ко| йенешр имеет малые габариты и отпадает необходимость в испопьзований дополнительных оборачгжающих оптических систем.-л . На фиг. 1 изображена схема предлагаемого жидкостного компенсатора; на фиг. 2 - схема стабилизации зенитного луча при накло не .прибора. . Жидкостный компенсатор содержит дно 1 сферической формы, положительную жидкостнуто линзу 2, прозрачную жидкость 3, заполKfiioniyio Цилиндрическую ам.тулу 4, и крыш.ку 5. Положительная линза 2 образована катпшлярными силами и состоит из прозрачной жидкости, несмешшающейся с жвдкостью 3, причем плотность 55свдкости, образующей Линзу 2, выше плотности жидкости.3. Поэтому положительная жидкостная шшза. 2 расположена на дне-ампулы. Если в качестве жид кости 3 использовать гомолог нафталина с покайтелем преломления 1,5-1,7 и плойгость 0,9-1,1 т/см, а для образования жидкосгаой линзы 2 использовать фторалифатйчёское Beщество с показателем преломления 1,2-1,4 и плотностью 1,6-1,8 г/см, то оптическая Сила отрицательной линзы, образованной жид костью 3, будет больше, чем оптическая сил линзы 2 при достаточно большом радиусе кривизны кяа ампулы. Дно ампулы 4 защищается органофобным покрытием; препятствуюи им смачиваемости дна верхней, более полярной жидкостью 3. Жвдксютаый компенсатор работает следующим образом. При неогклонешюм положении прибора (фэт. 1) ось цилиндрйчесюзй ампулы 4 вертн ; кальна и пинза 2 находится в центре сфериче кого дна 1, поэтому луч S, направленный вдоль оси амплитуды 4,.не отклоняясь, выходт в зеикг по отвесной линии S. При наклоне прибора на мальтй угол (фиг. 2) жидкостная сместится на величину, равную произведению радиуса г кривизны дна амплитуды на велич)шу угла наклона. Луч S, направлетшый вдоль оси.камеры, отклонится компенсатором на угол и будет иметь направление S по выходе из компенсатора. Отклонение Луча на угол есть результат cy мзpнoгo воздействия ДВ}х жидкостных лйьгз - положительной 2 и отрицательной 3. Коэффициент компенсации k. определяется по формуле: i Величину коэффициента компенсации для устройства можно выразить как: ,-- - i v pЬсли козффивденты преломления жидкостей удовлетворягот соотношению: , .. 2.. то k о и компенсатор стабжгизирует лучи, направленные в зенит. Если же коэффгадаенты преломления удовлетворяют соотношению: (- то k О и компенсатор будет стабилизировать лучи, направлеш ые в надир. Радиус кривизны дка ампулы должен удовлетворять соотношению; nj-l-v-i Поскольку разность показателей преломления гомолога Нафталина и фторалифатического соединения равна: ;. V l2-03r: - : ТО при коэффициенткомпенсации и компенсатор будет стабилизировач-ъ лучи, направленные в зенит. Жздкостный компенсатор по.габаржам сопоставим с обычным сферическим уровнем, его целесообразно использовать в о ггичсскш отвесах, предназначенных для установки приборов под точкой. Возможно также применение жидкостного компенсатора в двустороннем авторе;з5т;.гионном оптическом отвесе. АвтореДукционнь18 оптические отвесы позволят улучшить условия работы маркшейдерского персонала и повысить производительность труда при цетр}фовании инструментов в подземных горНых выработках по сравггению с о.бычными (уроненными) оптичеркими/ртйесами. Формула изобрех.ения 1. Жидкостньтй компенсатор дая о ттических, нреимуидественно геодезических приборов, со5держащий ампулу, заполненную несмешйВаЮщ мися жидкостями с различными плотностями, отличающийся тем, что., с целью тфощения конструкции при обеспечении стабилизации как надирного, так и зенитного лу чей, в нем прозрачное дно ампулы йыпблнено сферическим, а жидкость с большей плот-iностью, образующая положительную .линзу, имеет объем, обеспечиваемый соотношением радиусов кривизны, равным: г - радиус кривизны дна ампулы; b - радиус кривизны поверхности раздела двух жидкостей; П1 к Па - показатели пpeлo meния жидкостей с. меньшей и больщей плотностями соответственно; k - задаваемый коэффициент компен-сации. 2. Компенсатор по п. 1, отличающий с я тем, что, с целью стабилизации луча, направленного Bi зенит, .более плотной жидкостью служит, например, фторалифати{еское соединение с показателем преломления 1,2-1,4, а менее плотной-гомолог нафгал1ша с показателем 1,5-1,7. Источники информации, пр1щятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3905707, кл. 356-249, опублик. 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 121243, кл. G 01 С 5/02, 1958. 3.Авторское свидетельство СССР № 285253, кл. G 01 С 15/00, 1969. 4.Патент Швейодрии № 384224, кл. 42 С 5/08, опублик. I960, 5.Патент ФРГ N 1203490, кл. 42 h 10/05, опублик. 1965 (прототип).

5 иг.2