Способ измерения величины смещения объекта
Изобретение относится к геодезическим измерениям и может быть использовано при проведении наблюдения за стабильностью положения инженерных сооружений, подвергаемых динамическим нагрузкам. Цель изобретения - повышение точности измерений величины смещения объектов. Для этого определяют значение структурной постоянной коэффициента преломления атмосферы, для чего измеряют среднее давление, температуру и скорость ветра в районе измерений, а также по прилагаемой формуле определяют вертикальные градиенты температуры и скорости ветра, Одновременно с этим с помощью флюгера измеряют направление ветра на трассе измерений и по формуле определяют его поперечную составляющую. По значениям рассчитанной скорости ветра и известному коэффициенту, постоянному для каждого конкретного средства измерений , определяют значение частоты модуляции (приведена формула для расчета ). Модулируют сигналом этой частоты оптическое излучение и облучают им объект. Преобразуют отраженное от объекта излучение в электрический сигнал и вьщеляют с его помощью информацию о смещении объекта. (Л
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
Ц9) (И) 151) 4 6 01 С 3/08
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
40 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3?76854/24-10 (22) 23.07.84 (46) 07,05.86. Бил. Ф 17 (72) В.M. Мальков, Е,М. Кирпичев, А.N. Мещеряков и И.С. Дуб (53) 528.514(088.8) (56) Большаков В.Д., Васютинский И.Ю.
Методы и приборы высокоточных геодезических измерений в строительстве.
М.: Недра, 1976, с. 167.
Якушенков Ю.Г. Основы оптикоэлектронного приборостроения. М.:
Советское радио, 197!, с. 213. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ СМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к геодезическим измерениям и может быть использовано при проведении наблюдения за стабильностью положения инженерных сооружений, подвергаемых динамическим нагрузкам. Цель изобретения — повышение точности измерений величины смещения объектов. Для этого определяют значение. структурной постоянной коэффициента преломления атмосферы, для чего измеряют среднее давление, температуру и скорость ветра в районе измерений, а также по прилагаемой формуле определяют вертикальные градиенты температуры и скорости ветра.
Одновременно с этим с помощью флюгера измеряют направление ветра на трассе измерений и по формуле определяют
его поперечную составляющую. По значениям рассчитанной скорости ветра и известному коэффициенту, постоянному для каждого конкретного средства измерений, определяют значение частоты модуляции (приведена формула для расчета). Модулируют сигналом этой частоты оптическое излучение и облучают им объект. Преобразуют отраженное от объекта излучение в электрический сигнал и выделяют с его помощью информацию о смещении объекта.!
22957б
Изобретение относится к области геодезических измерений и может быть испольэоваФо при проведении наблюдений за стабильностью положения инженерных сооружений, подвергаемых динамическим нагрузкам.
Целью изобретения является повышение точности измерений величины смещения объектов.
Известно, что точность измерения величины смещения объектов существенным образом зависит от стабильности параметров излучения, которая, в свою очередь, определяется состоянием атмосферы вдоль трассы измерений и стабильностью выходных параметров электронной схемы средства измерения.
Величина погрешности измерений, обусловленная флуктуациями излучения, прошедшего через слой турбулентной атмосферы, может бить определена как
aC V " Т,|
112 616. где a — линейный размер рабочей поверхности отражателя;
С вЂ” структурная постоянная показателя преломления атмосфер»;
Ч вЂ” поперечная составляющая ско3 рости ветра на трассе распространения излучения; — длина волны излучения;
f — частота модуляции;
6f — полоса пропускания приемного блока средства измерений; (— коэффициент, определяющий потери излучения при его распространении в атмосфере и оптической системе средства измерения.
С уменьшением !3f уменьшается и рассматриваемая составляющая погрешностй измерений. Однако уменьшение ширины полосы пропускания df вызывает возрастание составляющей погрешности измерения, обусловленной нестабильностью частоты модуляции. Величина этой составляющей может быть вычислена по формуле т 2 п f
m 0,5a — ->
2 где и - относительная величина нестабильности генератора частоты модуляции.
Суммарная погрешность измерений за счет этих составляющих будет равна
С2Ч313 Г 2
Ю 1,26 -> —, -Э7 -- — — +
Е f p
„,3 3 Нг
+ 0,25 а ьГ
Иинимум этой погрешности будег иметь место п и
3)га г = (5 - -,—,— ) x (c„v, )
Так как
3!20 есть величина постоянная для каждого. конкретного средства измерений и конкретной трассы, то обозначив его как А, выражение для оптимальной частоты модуляции, при которой имеет место минимум погрешности измерений, можно представить в виде
А(С Ч ) о
Из последнего соотношения следует, что, изменяя частоту модуляции в соответствии с изменениями С и V можно добиться минимума погрешности измерений величины смещения объектов за счет нестабильности параметров излучения.
Погрешность измерений эа счет отклонения частоты модуляции от оптимального значения можно оценить по формуле
8! 3 . Н2
30 - .— () + (— )
Он Д
Расчеты по приведенным формулам показывают, что при изменении, напри- 16 мер, величины Сд в пределах 5,4 10
I5 -г/ э
5,4 .0 м, что имеет место при дневных измерениях, погрешность измерения может быть уменьшена примерно в
4 раза.
Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройства, содержащего источник оптического излучения, модулятор, задающий генератор модулятора и схему обработки информации, у которого измеряют частоту модуляции в соответствии с предлагаемым техническим решением, а также онемометра, термометра и барометра.
Операции предлагаемого способа выполняют в такой последовательности. Определяют значение структурной постоянной коэффициента преломления атмосферы С„, для чего измеряют среднее давление, температуру и скорость ветра. в районе измерений, а также вертикальные градиенты температуры
%5 и скорости ветра и вычисляют С„ по формуле.
С„= О, 29 l O - - - a(R; ) — — }, -12 1 (э)Р м 1
1229576 4 и выделяют с его помощью информацию о смещении объекта.
dT/dZ — число Ричар(dV7dZ) сока;
g Т,р — среднее значение ускорения силы тяжести, температуры и давления соответственно в райбне измерений;
V — скорость ветра на трассе измерений; а(В ) — эмпирическая функция, иэме1 1О няющаяся в пределах 0,472,3; h — длина волны излучения, К(9) — некоторый коэффициент, зависящий от длины волны для
Я = 0,63 ° 10, К(%) = 78,6;
Š— превышения на котором изме- . ряются градиенты температуры и скорости ветра.
Одновременно с этим с помощью флюгера измеряют направление ветра на трассе измерений и определяют его поперечную составляющую по формуле
Ч = V cosa где R- = eК
Формула изобретения
Составитель М. Васильев
Редактор В. Иванова Техред О.Гортвай Корректор Г. Решетник
Заказ 2443/40 Тираж 670 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственнс полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 где Ы вЂ” угол между направлением ветра и направлением на объект.
Но установленным значениям С и
V и известному коэффициенту А, постоянного для каждого конкретного ! средства измерений, определяют значение частоты модуляции по формуле
f = А(СЧ 1
Регулируют частоту задающего ген нератора модулятора так, чтобы его частота соответствовала частоте, полученной по указанной формуле. Модулируют сигналом этой частоты оптическое излучение и облучают им объект. Преобразуют отраженное от объекта излучение в электрический сигнал
Способ измерения величины смещения объекта, включающий облучение объекта модулированным излучением, преобразование отраженного от объекта излучения в электрический сигнал и выделение с его помощью информации о величине смещения объекта, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения погрешностей измерения, обусловленных флуктуациями излучения, прошедшего через слой турбулентной атмосферы, и нестабильностью частоты модуляции, измеряют текущее значение структурной постоянной коэффициента преломления атмосферы, текущее значение поперечной составляющей скорости ветра на трассе измерения, устанавливают частоту модуляции в каждый конкретный момент времени по выражении
r = A (c„* v, 1 где à — частота модуляции;
А — постоянный коэффйциеит, определяемый конструктивными .особенностями средства измерения и величиной постоянной составляющей прозрачности атмосферы;
С вЂ” текущее значение структурной постоянной коэффициента преломления атмосферы;
V — текущее значение поперечной составляющей скорости ветра на трассе измерения.
