Измерительная головка гидростатического нивелира

 

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и позволяГидростатичес- Недра, 1976, ет повысить чувствительность устр-ва. Между блоком 2 формирования пучка и измерительным сосудом 4, заполненным рабочей жидкостью, размещена дифракционная решетка 3. Свет от когерентного источника 1 преобразуется блоком 2 в пучок монохроматических волн с плоским фронтом, освещающий сосуд 4. Диафрагма 6 выполняет роль пространственного фильтра, пропускающего основную частоту энергетического спектра Фурье, определяющую структуру решетки. На экране индикатора 9 преобразованный фотоприемником 7 электрический сигнал формирует величину уровня рабочей жидкоети. Приведено выражение для определения расстояния между диафрагмой 6 и фотоприемником 7 . I ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С О1 С 5 04!

1 е г

kf

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4086205/24-10 (22) 14.05.86 (46) 07.01.88, Вюл. Ф (71) Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (72) С.В.Концевой, Н.Н.Машников, С.А.Серебряков и С.В, Феофанов (53) 532,51(088.8) (56) Васютинский ИеЮ. Гидростатическое нивелирование. М.: Недра, !976, с ° 87.

Авторское свидетельство СССР

У 605109, кл. G 01 F 23/22,12.05,76. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО НИВЕЛИРА (57) Изобретение относится к геодезическому приборостроению и позволя„„SU„„1 64873 А1 ет повысить чувствительность устр-ва.

Между блоком 2 формирования пучка и измерительным сосудом 4, заполненным рабочей жидкостью, размещена дифракционная решетка 3. Свет от когерентного источника 1 преобразуется блоком 2 в пучок монохроматических волн с плоским фронтом, освещающий сосуд

4. Диафрагма 6 выполняет роль пространственного фильтра, пропускающего основную частоту энергетического спектра Фурье, определяющую структуру решетки. На экране индикатора 9 преобразованный фотоприемником 7 электрический сигнал формирует величину уровня рабочей жидкости., Приведено выражение для определения расстояния меиду диафрагмой б и еотопри- (/) емником 7. 1 ил.

С:

1364873

+ч= Л f „ f(x).

45 и f(x). fA, 50

ВИИИПИ Заказ 6578/32 ТиРаж 680

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

ИЗобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности к устройствам для гидростатического нивелирования. 5

Цель изобретения — повышение чувствительности устройства.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство состоит иэ источника 1 10 света, блока 2 формирования светового пучка, дифракционной решетки 3, измерительного сосуда 4, объектива 5, диафрагмы 6, фотоприемника 7, блока

8 усиления и преобразования сигнала 1 и индикатора 9,.

Устройство работает следующим образом.

Узкий пучок когерентного света от источника 1 попадает в блок 2 фор- 20 мирования светового пучка, выполненный, например, в виде коллиматора, необходимый для формирования пучка монохроматических волн с плоским фронтом. Сформированный волновой фронт, проходя через дифракционную решетку

3, просвечивает измерительный сосуд

4, заполненный рабочей жидкостью, уровень которой необходимо измерить.

Когерентный волновой фронт дифрагиру- З0 ет на элементах дифракционной решетки

4 и собирается объективом 5, образуя в плоскости, сопряженной с источником излучения, распределение освещенности, описываемое преобразованием 35

Фурье

+A)2

Ео - i 7 7 f (x l x

E a S х е dx, (! A f„1 Ь1

-АИ где Е - освещенность на эталонной о решетке;

- длина волны когерентного излучения

f. — фокусное расстояние Фурье Л объектива;

А„ — размер входного окна;

f(x)-- пространственная частота

1 решетки f „=,где d(x)

Й(х) период решетки;

S(x) — функция распределения плотности вдоль координатной оси Х решетки.

Координата первого спектрального максимума для случая освещения волной с плоским фронтом определяется выражением

В качестве анализатора оптического сигнала в устройстве предполагается испольэовать круглую диафрагму 6, выполняющую роль пространственного фильтра и отсекающую все пространственные частоты энергетического спектра Фурье, кроме основной частоты

f(x), определяющей структуру решетки.

Непосредственно вблизи от диафрагмы располагается фотоприемник 7, преобразующий световой поток в пропорциональный ему электрический сигнал, который усиливается и преобразуется (например, в цифровую форму) в блоке

8 усиления и преобразования сигнала, и поступает íа вход индикатора 9, на экране которого формируется значение измеренной величины уровня рабочей жидкости. В проведении измерения используется свойство дифракционной решетки 3 дифрагировать в первый (либо какой другой) порядок количество световой энергии, пропорциональное числу открытых (находящихся выше уровня жидкости) элементов решетки.

Формула изобретения

Измерительная головка гидростатического нивелира, содержащая последбвательно расположенные источник света, блок формирования светового пучка, измерительный сосуд, объектив, фотоприемник, блок усиления и npeogiразования сигналов и индикатор, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения чувствительности, она снабжена дифракционной решеткой, расположенной между блоком формирования пучка и сосудом, источник света выполнен когерентным, а диафрагма установлена перед фотоприемником на расстоянии 1 от оптической оси, определяемом выражением где — спектральная характеристика источника света;

Š— фокусное расстояние объек-тива;

f (х) - пространственная частота решетки.