Kako rade laserski mjerači
Izgradnja i povezana inženjerska istraživanja nisu potpuna bez inženjersko-geodetski radovi. Ovdje se laserski mjerni uređaji pokazuju posebno korisnima, omogućujući učinkovitije rješavanje relevantnih problema. Procesi koji se tradicionalno izvode pomoću klasičnih libela, teodolita, linearnih mjernih uređaja sada mogu pokazati veću točnost i obično se mogu automatizirati.
Geodetske metode mjerenja značajno su se razvile pojavom laserski geodetski instrumenti. Laserska zraka doslovno je vidljiva, za razliku od ciljane osi uređaja, što olakšava planiranje tijekom izrade, mjerenje i praćenje rezultata. Zraka se usmjerava na određeni način i služi kao referentna linija ili se stvara ravnina u odnosu na koju se mogu vršiti dodatna mjerenja posebnim fotoelektričnim indikatorima ili vizualnom indikacijom zrake.
Laserski mjerni uređaji stvaraju se i usavršavaju diljem svijeta.Laserske nivelire masovne proizvodnje, teodoliti, dodaci za njih, visci, optički daljinomjeri, taheometri, sustavi za upravljanje građevinskim mehanizmima itd.
Tako, kompaktni laseri smješteni su u otporan na udare i vlagu otporan sustav mjernog uređaja, pri čemu pokazuju visoku pouzdanost rada i stabilnost smjera snopa.Uobičajeno je laser u takvom uređaju instaliran paralelno sa svojom ciljnom osi, ali u nekim slučajevima laser se ugrađuje u uređaj pa se pomoću dodatnih optičkih elemenata postavlja smjer osi. Ciljna cijev služi za usmjeravanje snopa.
Da biste smanjili divergenciju laserske zrake, a teleskopski sustav, što smanjuje kut divergencije zrake proporcionalno njegovom povećanju.
Teleskopski sustav također pomaže u formiranju fokusirane laserske zrake stotinama metara od instrumenta. Ako je povećanje teleskopskog sustava, recimo, trideset puta, tada će se dobiti laserska zraka promjera 5 cm na udaljenosti od 500 m.
Ako je učinjeno vizualna indikacija snopa, zatim se za očitanja koristi zaslon s mrežom kvadrata ili koncentričnih krugova i letva za niveliranje. U ovom slučaju, točnost očitanja ovisi i o promjeru svjetlosne točke i o amplitudi oscilacije zrake zbog promjenjivog indeksa loma zraka.
Točnost očitanja može se povećati postavljanjem zonskih ploča u teleskopski sustav - prozirne ploče s naizmjeničnim (prozirnim i neprozirnim) koncentričnim prstenovima pričvršćenim na njih. Fenomen difrakcije dijeli zraku na svijetle i tamne prstenove. Sada se položaj osi grede može odrediti s velikom točnošću.
Prilikom korištenja fotoelektrična indikacija, koriste različite vrste fotodetektorskih sustava. Najjednostavnije je pomicati fotoćeliju duž okomito ili vodoravno postavljene tračnice preko svjetlosne točke uz istovremeno snimanje izlaznog signala. Pogreška u ovoj metodi indikacije doseže 2 mm na 100 m.
Napredniji su dvostruki fotodetektori, npr. od razdvojenih fotodioda, koji automatski prate središte svjetlosnog snopa i registriraju njegov položaj u trenutku kada je osvijetljenost oba dijela prijemnika identična. Ovdje pogreška na 100 m doseže samo 0,5 mm.
Četiri fotoćelije fiksiraju položaj snopa duž dvije osi, a tada je najveća pogreška na 100 m samo 0,1 mm. Najmoderniji fotodetektori također mogu prikazati informacije u digitalnom obliku radi lakše obrade primljenih podataka.
Većina laserskih daljinomjera koje proizvodi moderna industrija su pulsni. Udaljenost se određuje na temelju vremena potrebnog da laserski puls stigne do cilja i natrag. A budući da je brzina elektromagnetskog vala u mjernom mediju poznata, tada je dvostruka udaljenost do cilja jednaka umnošku ove brzine i izmjerenog vremena.
Izvori laserskog zračenja u takvim uređajima za mjerenje udaljenosti preko kilometra su snažni solid state laseri… Poluvodički laseri ugrađeni su u uređaje za mjerenje udaljenosti od nekoliko metara do nekoliko kilometara. Domet takvih uređaja doseže 30 kilometara s greškom unutar frakcija metra.
Točnije mjerenje dometa postiže se metodom mjerenja faze, koja također uzima u obzir faznu razliku između referentnog signala i onog koji je prešao izmjereni put, uzimajući u obzir frekvenciju modulacije nositelja. To su tzv fazni laserski daljinomjerikoji rade na frekvencijama reda veličine 750 MHz gdje galijev arsenidni laser.
Laserske razine visoke preciznosti koriste se, na primjer, u dizajnu pista. Oni stvaraju svjetlosnu ravninu rotiranjem laserske zrake. Ravnina je usmjerena horizontalno zbog dvije međusobno okomite ravnine. Osjetljivi element pomiče se duž letvice, a očitavanje se provodi na polovici zbroja granica područja u kojem prijemni uređaj generira zvučni signal. Radni raspon takvih razina doseže 1000 m s pogreškom do 5 mm.
U laserskim teodolitima, os laserske zrake stvara vidljivu os promatranja. Može se usmjeriti izravno duž optičke osi teleskopa uređaja ili paralelno s njom. Neki laserski priključci omogućuju vam korištenje samog teodolitskog teleskopa kao kolimirajuće jedinice (za stvaranje paralelnih zraka—laser i vizirna os cijevi) i računanje prema vlastitom uređaju za očitavanje teodolita.
Jedna od prvih proizvedenih mlaznica za teodolit OT-02 bila je mlaznica LNOT-02 s plinskim helij-neonskim laserom izlazne snage 2 mW i kutom divergencije od oko 12 lučnih minuta.
Laser s optičkim sustavom fiksiran je paralelno s teodolitskim teleskopom tako da je razmak između osi snopa i ciljne osi teodolita bio 10 cm.
Središte linije teodolitske mreže poravnato je sa središtem svjetlosnog snopa na potrebnoj udaljenosti.Na objektivu kolimacijskog sustava nalazila se cilindrična leća koja je širila snop i sektor s kutom otvaranja do 40 lučnih minuta za istovremeni rad na točkama koje se nalaze na različitim visinama unutar raspoloživog rasporeda uređaja.
Vidi također: Kako rade i rade laserski toplomjeri