Способ определения рефракции в приземном слое Советский патент 1986 года по МПК G01N21/41 

Изобретение относится к области астрометрии и геодезии и позволяет осуществлять прямое измерение полного угла рефракции в приземном слое (например зальную, геодезическую). Известен способ измерения рефракции, в котором измеряют зенитное рас стояние точки с заблаговременно измеренными координатами и высотой. По зтим данным вычисляют истинное зенитное расстояние точки и по разности вычисленного и измеренного зенитного расстояния находят рефракцию. Недостатками этого способа являются трудоемкость и недостаточная точность. Известен также способ спектральтлк разностей, при котором рефракция вычисляется по разности рефракций света разных длин волн. Недостатками его являются трудность реализации в пояевых условиях и, как следствие, - недостаточная точндсть. Ближайшим по технической сундаости к данному игобретению, я.вляется способ двустороннего измерения вертикальных углов, основанный на использовании плоской волны, положение нормали к которой в точке излуче1шя и в точке приема фиксируется относительно горизонта. Этот епособ заключается в том, что измеряют вертикаль Ht угол tL ц направления АВ и вертикаль1шй угол elgA обратного направления ВА. Разность этих углов дает полнь угод рефракции d : C -ctAft-oL0ft , Недостатком этргб способа является необходйность измерения углов, от считываемых от плоскости горизонта, например, уровня, что вносит в опрепепяеыыК угол ошибки отсчетов вертикальных кругов. Целью изобретения является повышение точности определения полного угла ре4факцт б , Цель достигается тем, что в спос бе определения редакции в приземном слое, заключакнцемся в том что фикси руют с помощью угло1мерного инструме та направление нормали плоской волны от источника света по отношению к плоскости горизонта в точке приема и в точке излучения, фиксируют неискаженное рефракцией направление нор мали 1ШРСКОЙ волны от источника све та по отношению к плоскости горизонта и по отношению к нульпункту угломерного инструмента, а затем фиксируют искаженное рефракцией направление нормали плоской волны, причем фиксацию по отношению к плоскости горизонта сохраняют неизменной, и по разности отсчетов угломерного инструмента судят о величине полного угла рефракции. Па фиг. 1,2 показано устройство для реализации данного способа при двух измерениях; на фиг. 3 - графическая зависимость отсчетов в процессе измерения при разных положениях инструмента. Устройство содержит угломерный инструмент 1, который при всех измерениях находится в точке А, переносной коллиматор 2, который при первом измерении находится в точке А, а при втором - в точке В, соответственно. В первом положении горизонтальная нить микрометра 3 наведена на изображение нити коллиматора 4, освещенной источником света 5 через посредство стеклянной прозрачной пластинки 6, и зафиксирован безрефракщ1онный отсчет микрометра Мi. Во втором- положении изображение нити 4 смещено из-за рефракщи на отрезке АВ и зафиксирован отсчет Mj. Предлагаемый способ осуществляется следующим рбразом. Для измерения полного угла рефракщш на отрезке АВ в точку А устанавливают угломерный инструмент, имею- щий микрометр, например универсаль1ШЙ инструмент (универсал). В трубу универсала направляют пучок света, выходящ из коллиматора, с которым скреплен уровень типа талькоттовского (в качестве коллиматора можно использовать второй универсал), причем объективы угломерного инструмента и коллиматора максимально сближены, . так что рефракцией, возникающей в слое воздуха между объективами можно тфенебречь. Наводят нить микрометра универсала на нить коллиматора и замечают отсчеты микрометра |ц, и уровня коллиматора m .. Переносят колл1шатор в точку В и вновь направляют пучок света в трубу универсала. Ставят уровня на тот же отсчет т, сохраняя неизменным взаимное расположение осн уровня и оптической оси коллиматора. Определяют повторный отсчет микрометра |U на нить коллиматора. Полный уго рефракции d вычисляют по формуле (|U2-|U,R (1) где R - цена оборота винта микромет Paj Л( - угол между отвесными линиям в точках А и В. Поскольку выводить пузырек высоко точных уровней на один и тот же отсчет затруднительно определяют ряд отсчетов микр 1етра 2i; при различных установках пузырька m; н строят график, откладывая на одной оси /U; , на другой оси . По смещению графиков построенных для безрефракционяых отcseTOBjU; и аналогичных отсчетов, ис .каженных ре4ч)акщ1ей, судят о величине угла б .С целью контрол:я стабильности системы угломерный инструмент-коллиматор возвращают крллш атор из точки В в исходное положение и вновь опре.деляют безре акционные отсчеты, В качестэе светоприемника может использоэ 1ться фотопластинка шш фотоэлектрический микрометр. П р им е р. 1й оводюшеь измерения зальной рефракции в павильоне меридианного «руга Астроно шческой обсерватории им. Энгёльгардта на отре ке АВ, равном 5м, между объезктнвом телескопа (точка А) и столбом южного коллиматора (точка В), В качестве светоприенника использовался ме|ш дианяый круг, в качестве переносного инструмента - универсал У-5. Результать сведены в таблице. Данные таблицы представлен) на фиг. 3 в виде графиков. Ш фиг.. 3 видно, что линия, характеризующая связь первоначальных безрефрак1щонньвс отсчетов (кружочки) близка к аналогичной линии, построенной по дайным повтсфных измерений (точки). Прямая, показывающая зависимость отсчетов уровня и микрометра когда коллиматор находился вне павильона в точке В (крестики) смещена влиянием рефракции света на отрезке АВ и углом между отвесными линиями в точках А к В. При вычислении безрефракционного отсчета исходим из того, что средний момент измерений в точке В (17«,39,5) близок к среднему моменту измерений первоначальных и повторных безрефракционных отсчетов (17;38,5). Поэтому в качестве безрефракционного отсчета, соответствующего некоторому отсчету уровня ш (см.фиг.I)можно взять среднее арифметическое отсчетов, снятых с пербой и второй ли(8,040 + 8,044) ний: |U, 8,-042. Определив с графика отсчет Wj , искаженный влиянием ре факщш (8,062) и учитывая, что цена оборота , а угол между отвесными линиями в точках А и В равен 0,16 получаем по формуле (1) б (8,062 - 8,042) - 0,16 . Предлагаемый способ повьшает точность измерения рефракции по сравнению с ПРОТОТИПОМ, потому что в, нем все измерения Относительные и е тре буется измерять абсолютные значения вертикальных углов, вследствие чего отпадают ошибки, связанные с отсчетами вертикальных кругов и исключаются систематические ошибки фиксации нормали плоской волны по отношению к плоскости горизонта. Способ позооляет измерять аномальную рефракцию в приземном слое и благодаря этому имеет как научное значение для исследования зависимости рераквди от расстояния, от зенитного асстояния, от длины волны света и ля изучения строения атмосферы,так практическое значение для учета лияния рефракции при высокоточном еометрическом и тригонометрическом ивелированиях, а также для учета альной рефракции Способ прост в реализации как с очки зрения наблюдений, так и с очки зрения обработки результатов, может бЕ1ть реализован с уже сзгщестующими инструмента без их реконтрукции.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕФРАКЦИИ В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ, заключаюпщйся В том, что фиксируют с помощью угломерного инструмента направление нормали ПЛОСКОЙ волны от источника света по отношению к плоскости горизонта в точке приема и в точке излучения, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности определения, фиксируют неискаженное .рефракцией направление нормали плоской волны от источника света по отношению к плоскости горизонта и по отношению к .нульпункту угломерного инструмента, а затем фиксируют искаженное рефракцией направление нормали плоской волны, причем фиксацию по отношению к плоскости горизонта сохраняют неизменной, и по разности отсчетов угломерного инструмента судят о величине полного угла рефракции.