A lézermérők működése

Az építési és kapcsolódó mérnöki felmérések nem teljesek anélkül mérnöki-geodéziai munkák. Itt bizonyulnak különösen hasznosnak a lézeres mérőeszközök, amelyek lehetővé teszik a releváns problémák hatékonyabb megoldását. A hagyományosan klasszikus szintezővel, teodolitokkal, lineáris mérőeszközökkel végzett folyamatok ma már nagyobb pontosságot mutatnak és általában automatizálhatók.

A geodéziai mérési módszerek a megjelenésével jelentősen fejlődtek lézeres földmérő műszerek. Lézersugár szó szerint látható, ellentétben a készülék céltengelyével, ami megkönnyíti a tervezést az építés során, a mérést és az eredmények monitorozását. A nyaláb meghatározott módon orientálódik, és referenciavonalként szolgál, vagy egy síkot hoznak létre, amelyhez kapcsolódóan speciális fotoelektromos indikátorokkal vagy a sugár vizuális jelzésével további mérések végezhetők.

A lézeres mérőeszközöket világszerte fejlesztik és fejlesztik.Szériagyártású lézeres szintezők, teodolitok, ezekhez való tartozékok, billenőbobok, optikai távolságmérők, tacheométerek, építőszerkezetek vezérlőrendszerei stb.

Így, kompakt lézerek a mérőeszköz ütés- és nedvességálló rendszerébe helyezik, miközben magas működési megbízhatóságot és a sugárirány stabilitását demonstrálják.. Általában az ilyen készülékben a lézert a céltengelyével párhuzamosan szerelik fel, de bizonyos esetekben a lézer a készülékbe van beépítve, így a tengely iránya további optikai elemek segítségével állítható be. A látócső a sugár irányítására szolgál.

A lézersugár divergenciájának csökkentése érdekében a teleszkópos rendszer, amely növekedésével arányosan csökkenti a nyaláb divergenciájának szögét.

A teleszkópos rendszer a műszertől több száz méterre fókuszált lézersugár kialakítását is segíti. Ha a teleszkópos rendszer nagyítása mondjuk harmincszoros, akkor 500 m távolságból 5 cm átmérőjű lézersugarat kapunk.

Ha kész a sugár vizuális jelzése, akkor egy négyzetekből vagy koncentrikus körökből álló rácsos képernyőt és egy szintező rudat használnak a leolvasáshoz. Ebben az esetben a leolvasási pontosság függ mind a fényfolt átmérőjétől, mind a sugár oszcillációjának amplitúdójától a levegő változó törésmutatója miatt.

A leolvasási pontosság növelhető, ha a teleszkópos rendszerben zónalemezeket helyeznek el – átlátszó lemezeket, amelyekhez váltakozó (átlátszó és átlátszatlan) koncentrikus gyűrűk vannak rögzítve. A diffrakció jelensége világos és sötét gyűrűkre osztja a sugarat. Most már nagy pontossággal meghatározható a gerenda tengelyének helyzete.

Használat során fotoelektromos jelzés, használjon különböző típusú fotodetektor rendszereket. A legegyszerűbb, ha egy fotocellát mozgatunk egy függőlegesen vagy vízszintesen szerelt sín mentén a fényponton keresztül, miközben egyidejűleg rögzítjük a kimeneti jelet. Ebben a jelzési módban a hiba eléri a 2 mm-t 100 m-enként.

Fejlettebbek például az osztott fotodiódák kettős fotodetektorai, amelyek automatikusan követik a fénysugár középpontját, és rögzítik annak helyzetét abban a pillanatban, amikor a vevő mindkét részének megvilágítása azonos. Itt a 100 m-es hiba csak 0,5 mm.

Négy fotocella rögzíti a sugár helyzetét két tengely mentén, és ekkor a maximális hiba 100 m-en már csak 0,1 mm. A legmodernebb fotodetektorok digitális formában is képesek megjeleníteni az információkat a fogadott adatok feldolgozása során.

A legtöbb modern ipar által gyártott lézeres távolságmérő impulzusos. A távolságot a lézerimpulzus cél eléréséhez és visszaérkezéséhez szükséges idő alapján határozzák meg. És mivel a mérőközegben az elektromágneses hullám sebessége ismert, a célpont távolságának kétszerese egyenlő ennek a sebességnek és a mért időnek a szorzatával.

Az ilyen, kilométeren túli távolságok mérésére szolgáló készülékekben a lézersugárzás forrásai erősek szilárdtest lézerek… A félvezető lézereket több métertől több kilométerig terjedő távolságok mérésére szerelik fel. Az ilyen eszközök hatótávolsága eléri a 30 kilométert a méter töredékein belüli hibával.

Pontosabb tartománymérés érhető el a fázismérési módszerrel, amely a vivő modulációs frekvenciáját figyelembe véve figyelembe veszi a referenciajel és a mért távolságot megtett közötti fáziskülönbséget is. Ezek az ún fázisú lézeres távolságmérők750 MHz-es nagyságrendű frekvencián üzemel, ahol gallium-arzenid lézer.

A nagy pontosságú lézeres szintezőket például a kifutópályák tervezésénél alkalmazzák. A lézersugár elforgatásával fénysíkot hoznak létre. A sík vízszintesen van fókuszálva két egymásra merőleges sík miatt. Az érzékeny elem a rúd mentén mozog, és a leolvasás azon terület határainak felénél történik, ahol a vevőkészülék hangjelet generál. Az ilyen szintek működési tartománya eléri az 1000 m-t, legfeljebb 5 mm-es hibával.

A lézerteodolitokban a lézersugár tengelye hozza létre a látható megfigyelési tengelyt. Közvetlenül a készülék távcsőjének optikai tengelye mentén vagy azzal párhuzamosan irányítható. Egyes lézertartozékok lehetővé teszik, hogy magát a teodolit távcsövet kollimáló egységként használja (párhuzamos nyalábok létrehozásához – lézer és cső irányzó tengelye), és beleszámít a teodolit saját olvasóeszközébe.

Az OT-02 teodolithoz gyártott első fúvókák egyike az LNOT-02 fúvóka volt hélium-neon gázlézerrel, 2 mW kimenő teljesítménnyel és körülbelül 12 ívperces eltérési szöggel.

Az optikai rendszerrel ellátott lézert a teodolit teleszkóppal párhuzamosan rögzítettük úgy, hogy a sugár tengelye és a teodolit célzó tengelye közötti távolság 10 cm legyen.

A teodolit rácsvonal középpontja a fénysugár középpontjához igazodik a kívánt távolságban.A kollimáló rendszer céljára a nyalábot tágító hengeres lencse és egy akár 40 ívperces nyitási szögű szektor került a készülék rendelkezésre álló elrendezésén belül különböző magasságokban elhelyezkedő pontok egyidejű munkavégzésére.

Lásd még: Hogyan működnek és működnek a lézeres hőmérők