Máy đo laser hoạt động như thế nào

Khảo sát xây dựng và kỹ thuật liên quan sẽ không hoàn thành nếu không có công trình kỹ thuật-trắc địa. Đây là lúc các thiết bị đo laser tỏ ra đặc biệt hữu ích, cho phép bạn giải quyết các vấn đề liên quan một cách hiệu quả hơn. Các quy trình được thực hiện theo truyền thống bằng cách sử dụng các cấp độ cổ điển, máy kinh vĩ, thiết bị đo tuyến tính giờ đây có thể hiển thị độ chính xác cao hơn và thường có thể được tự động hóa.

Các phương pháp đo trắc địa đã phát triển đáng kể với sự ra đời của dụng cụ khảo sát laser. tia laze nó có thể nhìn thấy theo nghĩa đen, không giống như trục mục tiêu của thiết bị, giúp lập kế hoạch dễ dàng trong quá trình xây dựng, đo lường và giám sát kết quả. Chùm tia được định hướng theo một cách nhất định và đóng vai trò là một đường tham chiếu hoặc một mặt phẳng được tạo ra, liên quan đến các phép đo bổ sung có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các chỉ báo quang điện đặc biệt hoặc bằng cách chỉ thị trực quan của chùm tia.

Các thiết bị đo laser đang được tạo ra và cải tiến trên toàn thế giới.Máy cân bằng laze được sản xuất hàng loạt, máy kinh vĩ, phụ kiện cho chúng, quả dọi, máy đo khoảng cách quang học, máy đo tốc độ, hệ thống điều khiển cho các cơ chế xây dựng, v.v.

Vì thế, laser nhỏ gọn được đặt trong hệ thống chống sốc và chống ẩm của thiết bị đo, đồng thời thể hiện độ tin cậy cao khi vận hành và hướng chùm tia ổn định. Thông thường, tia laser trong thiết bị như vậy được lắp song song với trục ngắm của nó, nhưng trong một số trường hợp tia laser được cài đặt trong thiết bị, do đó, hướng của trục được đặt bằng cách sử dụng các phần tử quang học bổ sung. Ống ngắm được sử dụng để định hướng chùm tia.

Để giảm sự phân kỳ chùm tia laze, một hệ thống kính thiên văn, làm giảm góc phân kỳ của chùm tia tương ứng với mức tăng của nó.

Hệ thống kính thiên văn cũng giúp hình thành chùm tia laze hội tụ cách thiết bị hàng trăm mét. Giả sử, nếu độ phóng đại của hệ thống kính thiên văn là ba mươi lần, thì sẽ thu được một chùm tia laze có đường kính 5 cm ở khoảng cách 500 m.

Nếu hoàn thành dấu hiệu trực quan của chùm tia, sau đó một màn hình có lưới ô vuông hoặc hình tròn đồng tâm và một thanh cân bằng được sử dụng để đọc. Trong trường hợp này, độ chính xác của phép đọc phụ thuộc cả vào đường kính của điểm sáng và biên độ dao động của chùm tia do chỉ số khúc xạ không khí thay đổi.

Có thể tăng độ chính xác của việc đọc bằng cách đặt các tấm vùng trong hệ thống kính thiên văn—các tấm trong suốt có các vòng đồng tâm xen kẽ (trong suốt và mờ đục) được gắn vào chúng. Hiện tượng nhiễu xạ chia chùm tia thành các vòng sáng và tối. Bây giờ vị trí của trục của chùm tia có thể được xác định với độ chính xác cao.

Khi đang sử dụng dấu hiệu quang điện, sử dụng các loại hệ thống tách sóng quang khác nhau. Điều đơn giản nhất là di chuyển một tế bào quang điện dọc theo một đường ray được gắn theo chiều dọc hoặc chiều ngang qua điểm sáng đồng thời ghi lại tín hiệu đầu ra. Lỗi trong phương pháp chỉ báo này đạt 2 mm trên 100 m.

Cao cấp hơn là các bộ tách sóng quang kép, ví dụ, của các đi-ốt quang phân tách, tự động theo dõi tâm của chùm sáng và đăng ký vị trí của nó tại thời điểm khi độ sáng của cả hai phần của máy thu giống hệt nhau. Ở đây chỉ có sai số ở 100 m 0,5 mm.

Bốn tế bào quang điện cố định vị trí của chùm tia dọc theo hai trục, khi đó sai số tối đa ở 100 m chỉ là 0,1 mm. Các bộ tách sóng quang hiện đại nhất cũng có thể hiển thị thông tin ở dạng kỹ thuật số để thuận tiện cho việc xử lý dữ liệu nhận được.

Hầu hết các máy đo khoảng cách laser được sản xuất bởi ngành công nghiệp hiện đại đều là xung. Khoảng cách được xác định dựa trên thời gian cần thiết để xung laser đến mục tiêu và quay trở lại. Và vì tốc độ của sóng điện từ trong môi trường đo đã biết, nên hai lần khoảng cách đến mục tiêu bằng tích của tốc độ này và thời gian đo được.

Các nguồn bức xạ laser trong các thiết bị đo khoảng cách trên một km như vậy rất mạnh laser trạng thái rắn… Laser bán dẫn được lắp đặt trong các thiết bị đo khoảng cách từ vài mét đến vài km. Phạm vi của các thiết bị như vậy đạt tới 30 km với sai số trong một phần của mét.

Phép đo phạm vi chính xác hơn đạt được bằng cách sử dụng phương pháp đo pha, phương pháp này cũng tính đến độ lệch pha giữa tín hiệu tham chiếu và tín hiệu đã đi qua quãng đường đo được, có tính đến tần số điều chế của sóng mang. Đây là những cái gọi là máy đo khoảng cách laser phahoạt động ở tần số 750 MHz trong đó laser gali arsenua.

Ví dụ, các mức laser có độ chính xác cao được sử dụng trong thiết kế đường băng. Họ tạo ra một mặt phẳng ánh sáng bằng cách xoay chùm tia laze. Mặt phẳng được lấy nét theo phương ngang do hai mặt phẳng vuông góc với nhau. Phần tử nhạy cảm di chuyển dọc theo cột và việc đọc được thực hiện ở một nửa tổng ranh giới của khu vực mà thiết bị nhận tạo tín hiệu âm thanh. Phạm vi làm việc của các mức như vậy đạt tới 1000 m với sai số lên tới 5 mm.

Trong máy kinh vĩ laze, trục của chùm tia laze tạo ra trục quan sát nhìn thấy được. Nó có thể được định hướng trực tiếp dọc theo trục quang học của kính viễn vọng của thiết bị hoặc song song với nó. Một số tệp đính kèm laze cho phép bạn sử dụng chính kính thiên văn kinh vĩ làm bộ phận chuẩn trực (để tạo ra các chùm tia song song—trục quan sát bằng tia laze và ống) và đếm dựa vào thiết bị đọc của chính máy kinh vĩ.

Một trong những vòi đầu tiên được sản xuất cho máy kinh vĩ OT-02 là vòi LNOT-02 với tia laser khí heli-neon có công suất đầu ra 2 mW và góc phân kỳ khoảng 12 phút cung.

Tia laze cùng với hệ thống quang học được cố định song song với máy kinh vĩ sao cho khoảng cách giữa trục tia và trục ngắm của máy kinh vĩ là 10 cm.

Tâm của đường lưới máy kinh vĩ được căn chỉnh với tâm của chùm sáng ở khoảng cách cần thiết.Trên vật kính của hệ thống chuẩn trực có một thấu kính hình trụ giúp mở rộng chùm tia và một khu vực có góc mở lên tới 40 phút cung để làm việc đồng thời tại các điểm nằm ở các độ cao khác nhau trong phạm vi sắp xếp sẵn có của thiết bị.

Xem thêm: Nhiệt kế laser hoạt động và hoạt động như thế nào