Kā darbojas lāzera skaitītāji
Būvniecība un ar to saistītie inženiertehniskie apsekojumi neiztikt bez inženierģeodēziskie darbi. Šeit īpaši noderīgas izrādās lāzera mērierīces, kas ļauj efektīvāk risināt attiecīgās problēmas. Procesi, kas tradicionāli tiek veikti, izmantojot klasiskos līmeņus, teodolītus, lineārās mērierīces, tagad var uzrādīt augstāku precizitāti un parasti tos var automatizēt.
Ģeodēziskās mērīšanas metodes ir ievērojami attīstījušās līdz ar lāzera mērniecības instrumenti. Lāzera stars tas ir burtiski redzams, atšķirībā no ierīces mērķa ass, kas atvieglo plānošanu būvniecības laikā, mērījumus un rezultātu uzraudzību. Stars tiek orientēts noteiktā veidā un kalpo kā atskaites līnija vai tiek izveidota plakne, attiecībā pret kuru var veikt papildu mērījumus, izmantojot īpašus fotoelektriskos indikatorus vai vizuāli norādot staru.
Visā pasaulē tiek radītas un pilnveidotas lāzera mērierīces.Sērijveidā ražoti lāzera nivelieri, teodolīti, stiprinājumi tiem, svērteni, optiskie tālmēri, taheometri, vadības sistēmas būvmehānismiem u.c.
Tātad, kompaktie lāzeri tiek ievietoti triecienizturīgā un mitrumizturīgā mērierīces sistēmā, vienlaikus demonstrējot augstu darbības uzticamību un stara virziena stabilitāti.Parasti šādā ierīcē lāzeru uzstāda paralēli tā mērķēšanas asij, bet atsevišķos gadījumos lāzers ir uzstādīts ierīcē, tāpēc ass virziens tiek iestatīts, izmantojot papildu optiskos elementus. Skata cauruli izmanto, lai virzītu staru.
Lai samazinātu lāzera stara novirzi, a teleskopiskā sistēma, kas samazina staru kūļa novirzes leņķi proporcionāli tā pieaugumam.
Teleskopiskā sistēma arī palīdz veidot fokusētu lāzera staru simtiem metru attālumā no instrumenta. Ja teleskopiskās sistēmas palielinājums ir, teiksim, trīsdesmit reizes, tad tiks iegūts lāzera stars ar 5 cm diametru 500 m attālumā.
Ja izdarīts gaismas stara vizuāla indikācija, tad rādījumiem izmanto sietu ar kvadrātu vai koncentrisku apļu režģi un izlīdzināšanas stieni. Šajā gadījumā nolasīšanas precizitāte ir atkarīga gan no gaismas punkta diametra, gan no staru kūļa svārstību amplitūdas mainīgā gaisa laušanas indeksa dēļ.
Nolasīšanas precizitāti var palielināt, teleskopiskajā sistēmā ievietojot zonu plāksnes - caurspīdīgas plāksnes, kurām pievienoti mainīgi (caurspīdīgi un necaurspīdīgi) koncentriski gredzeni. Difrakcijas parādība sadala staru kūli gaišos un tumšos gredzenos. Tagad stara ass stāvokli var noteikt ar augstu precizitāti.
Lietojot fotoelektriskā indikācija, izmantojiet dažāda veida fotodetektoru sistēmas. Visvienkāršākā lieta ir pārvietot fotoelementu pa vertikāli vai horizontāli uzstādītu sliedi pāri gaismas vietai, vienlaikus ierakstot izejas signālu. Kļūda šajā indikācijas metodē sasniedz 2 mm uz 100 m.
Progresīvāki ir dubultie fotodetektori, piemēram, sadalīto fotodiožu, kas automātiski izseko gaismas stara centram un reģistrē tā pozīciju brīdī, kad abu uztvērēja daļu apgaismojums ir identisks.Šeit kļūda pie 100 m sasniedz tikai 0,5 mm.
Četri fotoelementi fiksē staru kūļa stāvokli pa divām asīm, un tad maksimālā kļūda pie 100 m ir tikai 0,1 mm. Mūsdienīgākie fotodetektori saņemto datu apstrādes ērtībai var attēlot informāciju arī digitālā formā.
Lielākā daļa mūsdienu rūpniecībā ražoto lāzera attāluma mērītāju ir impulsu režīmā. Attālums tiek noteikts, pamatojoties uz laiku, kas nepieciešams, lai lāzera impulss sasniegtu mērķi un atpakaļ. Un tā kā elektromagnētiskā viļņa ātrums mērīšanas vidē ir zināms, tad divreiz attālums līdz mērķim ir vienāds ar šī ātruma un izmērītā laika reizinājumu.
Lāzera starojuma avoti šādās ierīcēs attāluma mērīšanai, kas pārsniedz kilometru, ir spēcīgi cietvielu lāzeri… Pusvadītāju lāzeri tiek uzstādīti ierīcēs, lai mērītu attālumus no vairākiem metriem līdz vairākiem kilometriem. Šādu ierīču darbības rādiuss sasniedz 30 kilometrus ar kļūdu metra daļās.
Precīzāks diapazona mērījums tiek panākts, izmantojot fāzes mērīšanas metodi, kas ņem vērā arī fāzes starpību starp atskaites signālu un to, kas ir nogājis izmērīto attālumu, ņemot vērā nesēja modulācijas frekvenci. Tie ir tā sauktie fāzes lāzera tālmērikas darbojas ar frekvencēm 750 MHz, kur gallija arsenīda lāzers.
Augstas precizitātes lāzera līmeņi tiek izmantoti, piemēram, skrejceļu projektēšanā. Tie rada gaismas plakni, pagriežot lāzera staru. Plakne ir fokusēta horizontāli divu savstarpēji perpendikulāru plakņu dēļ. Jutīgais elements pārvietojas gar spieķi, un nolasīšana tiek veikta uz pusi no tās zonas robežu summas, kurā uztverošā ierīce ģenerē skaņas signālu. Šādu līmeņu darbības diapazons sasniedz 1000 m ar kļūdu līdz 5 mm.
Lāzera teodolītos lāzera stara ass rada redzamo novērošanas asi. To var virzīt tieši pa ierīces teleskopa optisko asi vai paralēli tai. Daži lāzera stiprinājumi ļauj izmantot pašu teodolīta teleskopu kā kolimēšanas vienību (lai izveidotu paralēlus starus — lāzera un caurules tēmēkli) un ieskaitītu teodolīta lasīšanas ierīcē.
Viena no pirmajām sprauslām, kas tika ražota OT-02 teodolītam, bija LNOT-02 sprausla ar hēlija-neona gāzes lāzeru ar izejas jaudu 2 mW un novirzes leņķi aptuveni 12 loka minūtes.
Lāzers ar optisko sistēmu tika fiksēts paralēli teodolīta teleskopam tā, lai attālums starp stara asi un teodolīta mērķēšanas asi būtu 10 cm.
Teodolīta režģa līnijas centrs ir saskaņots ar gaismas stara centru vajadzīgajā attālumā.Kolimējošās sistēmas objektā bija cilindrisks lēca, kas paplašināja staru kūli un sektors ar atvēruma leņķi līdz 40 loka minūtēm vienlaicīgai darbībai punktos, kas atrodas dažādos augstumos pieejamā ierīces izvietojuma ietvaros.
Skatīt arī: Kā darbojas un darbojas lāzera termometri