Wie Lasermessgeräte funktionieren

Bau- und damit verbundene Ingenieuruntersuchungen sind ohne diese nicht vollständig Ingenieurgeodätische Arbeiten. Hier erweisen sich Lasermessgeräte als besonders nützlich, um die jeweiligen Probleme effektiver lösen zu können. Prozesse, die traditionell mit klassischen Wasserwaagen, Theodoliten und linearen Messgeräten durchgeführt werden, können heute eine höhere Genauigkeit aufweisen und sind in der Regel automatisierbar.

Geodätische Messmethoden haben sich mit dem Aufkommen erheblich weiterentwickelt Laser-Vermessungsinstrumente. Laserstrahl Sie ist im Gegensatz zur Zielachse des Gerätes im wahrsten Sinne des Wortes sichtbar, was die Planung beim Bau, die Messung und die Überwachung der Ergebnisse erleichtert. Der Strahl wird auf eine bestimmte Weise ausgerichtet und dient als Referenzlinie, bzw. es entsteht eine Ebene, in Bezug auf die zusätzliche Messungen mit speziellen fotoelektrischen Indikatoren oder durch visuelle Anzeige des Strahls durchgeführt werden können.

Lasermessgeräte werden auf der ganzen Welt entwickelt und verbessert.In Massenproduktion hergestellte Lasernivelliere, Theodolite, Zubehör dafür, Senklote, optische Entfernungsmesser, Tachymeter, Steuerungssysteme für Baumechanismen usw.

So, Kompaktlaser werden in einem stoßfesten und feuchtigkeitsbeständigen System des Messgeräts untergebracht und weisen gleichzeitig eine hohe Betriebssicherheit und Stabilität der Strahlrichtung auf. Normalerweise ist der Laser in einem solchen Gerät parallel zu seiner Zielachse installiert, in einigen Fällen jedoch auch Der Laser ist im Gerät eingebaut, daher wird die Richtung der Achse durch zusätzliche optische Elemente eingestellt. Das Sichtrohr dient zur Strahllenkung.

Um die Divergenz des Laserstrahls zu verringern, a Teleskopsystem, wodurch der Divergenzwinkel des Strahls proportional zu seiner Vergrößerung verringert wird.

Das Teleskopsystem hilft auch dabei, einen fokussierten Laserstrahl zu erzeugen, der Hunderte Meter vom Instrument entfernt ist. Beträgt die Vergrößerung des Teleskopsystems beispielsweise das Dreißigfache, so erhält man einen Laserstrahl mit einem Durchmesser von 5 cm in einer Entfernung von 500 m.

Wenn fertig visuelle Anzeige des StrahlsDann werden zum Ablesen ein Bildschirm mit einem Raster aus Quadraten oder konzentrischen Kreisen und eine Nivellierlatte verwendet. In diesem Fall hängt die Ablesegenauigkeit sowohl vom Durchmesser des Lichtflecks als auch von der Amplitude der Strahlschwingung aufgrund des variablen Brechungsindex der Luft ab.

Die Lesegenauigkeit kann durch die Platzierung von Zonenplatten im Teleskopsystem erhöht werden – transparente Platten, an denen abwechselnd (transparente und undurchsichtige) konzentrische Ringe befestigt sind. Das Phänomen der Beugung spaltet den Strahl in helle und dunkle Ringe. Jetzt kann die Position der Strahlachse mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.

Beim Benutzen fotoelektrische Anzeige, verwenden Sie verschiedene Arten von Fotodetektorsystemen. Am einfachsten ist es, eine Fotozelle entlang einer vertikal oder horizontal montierten Schiene über den Lichtfleck zu bewegen und gleichzeitig das Ausgangssignal aufzuzeichnen. Der Fehler bei dieser Anzeigemethode erreicht 2 mm pro 100 m.

Fortgeschrittener sind die doppelten Fotodetektoren, beispielsweise aus geteilten Fotodioden, die automatisch die Mitte des Lichtstrahls verfolgen und seine Position in dem Moment registrieren, in dem die Beleuchtung beider Teile des Empfängers identisch ist. Hier reicht der Fehler nur bei 100 m 0,5 mm.

Vier Fotozellen fixieren die Position des Strahls entlang zweier Achsen, sodass der maximale Fehler auf 100 m nur 0,1 mm beträgt. Die modernsten Fotodetektoren können Informationen auch in digitaler Form anzeigen, um die Verarbeitung der empfangenen Daten zu erleichtern.

Die meisten von der modernen Industrie hergestellten Laser-Entfernungsmesser sind gepulst. Die Entfernung wird anhand der Zeit ermittelt, die der Laserpuls benötigt, um das Ziel und zurück zu erreichen. Und da die Geschwindigkeit der elektromagnetischen Welle im Messmedium bekannt ist, ist die doppelte Entfernung zum Ziel gleich dem Produkt aus dieser Geschwindigkeit und der gemessenen Zeit.

Die Laserstrahlungsquellen in solchen Geräten zur Messung von Entfernungen über einen Kilometer sind leistungsstark Festkörperlaser… Halbleiterlaser werden in Geräte eingebaut, um Entfernungen von mehreren Metern bis zu mehreren Kilometern zu messen. Die Reichweite solcher Geräte beträgt 30 Kilometer mit einem Fehler von Bruchteilen eines Meters.

Eine genauere Entfernungsmessung wird durch die Verwendung des Phasenmessverfahrens erreicht, das unter Berücksichtigung der Modulationsfrequenz des Trägers auch die Phasendifferenz zwischen dem Referenzsignal und dem Signal, das die gemessene Entfernung zurückgelegt hat, berücksichtigt. Dies sind die sogenannten Phasenlaser-EntfernungsmesserBetrieb bei Frequenzen in der Größenordnung von 750 MHz, wobei Galliumarsenid-Laser.

Hochpräzise Laser-Nivelliergeräte werden beispielsweise bei der Gestaltung von Start- und Landebahnen eingesetzt. Sie erzeugen durch Rotation des Laserstrahls eine Lichtebene. Durch zwei zueinander senkrechte Ebenen wird die Ebene horizontal fokussiert. Das empfindliche Element bewegt sich entlang der Latte und die Ablesung erfolgt bei halber Summe der Grenzen des Bereichs, in dem das Empfangsgerät ein Tonsignal erzeugt. Der Arbeitsbereich solcher Nivelliergeräte erreicht 1000 m mit einem Fehler von bis zu 5 mm.

Bei Lasertheodoliten bildet die Achse des Laserstrahls die sichtbare Beobachtungsachse. Es kann direkt entlang der optischen Achse des Geräteteleskops oder parallel dazu ausgerichtet werden. Bei einigen Laseraufsätzen können Sie das Theodolit-Teleskop selbst als Kollimationseinheit verwenden (um parallele Strahlen zu erzeugen – Laser- und Tubus-Sichtachse) und gegen das eigene Lesegerät des Theodoliten anrechnen.

Eine der ersten für den OT-02-Theodoliten hergestellten Düsen war die LNOT-02-Düse mit einem Helium-Neon-Gaslaser mit einer Ausgangsleistung von 2 mW und einem Divergenzwinkel von etwa 12 Bogenminuten.

Der Laser mit dem optischen System wurde parallel zum Theodolit-Teleskop so befestigt, dass der Abstand zwischen Strahlachse und Theodolit-Zielachse 10 cm betrug.

Die Mitte der Theodolitgitterlinie wird im erforderlichen Abstand mit der Mitte des Lichtstrahls ausgerichtet.Auf dem Objektiv des Kollimationssystems befand sich eine Zylinderlinse, die den Strahl und einen Sektor mit einem Öffnungswinkel von bis zu 40 Bogenminuten aufweitete, um gleichzeitig an Punkten zu arbeiten, die sich in unterschiedlichen Höhen innerhalb der verfügbaren Anordnung des Geräts befanden.

Siehe auch: Wie Laserthermometer funktionieren und funktionieren