كيف تعمل عدادات الليزر

البناء والمسوحات الهندسية ذات الصلة لا تكتمل بدونها الأعمال الهندسية الجيوديسية. هذا هو المكان الذي تثبت فيه أجهزة القياس بالليزر أنها مفيدة بشكل خاص ، مما يتيح لك حل المشكلات ذات الصلة بشكل أكثر فعالية. يمكن للعمليات التي يتم إجراؤها تقليديًا باستخدام المستويات الكلاسيكية ، وأجهزة قياس المزواة ، وأجهزة القياس الخطية أن تظهر الآن دقة أعلى ويمكن عادةً أن تكون آلية.

تطورت طرق القياس الجيوديسي بشكل كبير مع ظهور أدوات المسح بالليزر. شعاع الليزر إنه مرئي حرفيًا ، على عكس المحور المستهدف للجهاز ، مما يسهل التخطيط أثناء البناء وقياس النتائج ومراقبتها. يتم توجيه الحزمة بطريقة معينة وتعمل كخط مرجعي ، أو يتم إنشاء مستوى ، والتي يمكن من خلالها إجراء قياسات إضافية باستخدام مؤشرات كهروضوئية خاصة أو عن طريق الإشارة المرئية للحزمة.

يتم إنشاء أجهزة قياس الليزر وتحسينها في جميع أنحاء العالم.مستويات الليزر ذات الإنتاج الضخم ، والمزواة ، والمرفقات الخاصة بهم ، ومثبتات المسافة الضوئية ، ومقاييس سرعة الدوران ، وأنظمة التحكم لآليات البناء ، إلخ.

لذا، ليزر مدمج يتم وضعها في نظام مقاوم للصدمات والرطوبة لجهاز القياس ، مع إظهار موثوقية عالية للتشغيل واستقرار اتجاه الحزمة.عادة ، يتم تثبيت الليزر في مثل هذا الجهاز بالتوازي مع محور الهدف ، ولكن في بعض الحالات يتم تثبيت الليزر في الجهاز بحيث يتم ضبط اتجاه المحور باستخدام عناصر بصرية إضافية. يستخدم أنبوب البصر لتوجيه الشعاع.

لتقليل تباعد شعاع الليزر ، أ نظام تلسكوبيمما يقلل من زاوية تباعد الشعاع بما يتناسب مع زيادتها.

يساعد النظام التلسكوبي أيضًا في تكوين شعاع ليزر مركّز على بعد مئات الأمتار من الجهاز. إذا كان تكبير النظام التلسكوبي ، على سبيل المثال ، ثلاثين مرة ، فسيتم الحصول على شعاع ليزر بقطر 5 سم على مسافة 500 متر.

إذا فعلت إشارة بصرية للشعاع، ثم يتم استخدام شاشة بها شبكة من المربعات أو الدوائر متحدة المركز وقضيب التسوية للقراءات. في هذه الحالة ، تعتمد دقة القراءة على قطر بقعة الضوء وسعة تذبذب الحزمة بسبب المؤشر المتغير لانكسار الهواء.

يمكن زيادة دقة القراءة عن طريق وضع لوحات المنطقة في النظام التلسكوبي - لوحات شفافة مع حلقات متحدة المركز (شفافة وغير شفافة) متصلة بها. ظاهرة الانعراج تقسم الشعاع إلى حلقات لامعة ومظلمة. الآن يمكن تحديد موضع محور الحزمة بدقة عالية.

عند استخدام إشارة كهروضوئية، استخدم أنواعًا مختلفة من أنظمة الكاشفات الضوئية. أبسط شيء هو تحريك خلية ضوئية على طول سكة مثبتة رأسيًا أو أفقيًا عبر بقعة الضوء مع تسجيل إشارة الخرج في نفس الوقت. يصل الخطأ في طريقة البيان هذه إلى 2 مم لكل 100 متر.

الأكثر تقدمًا هي أجهزة الكشف الضوئي المزدوجة ، على سبيل المثال ، الثنائيات الضوئية المنقسمة ، والتي تتعقب تلقائيًا مركز الحزمة الضوئية وتسجيل موقعها في اللحظة التي تكون فيها إضاءة كلا الجزأين من جهاز الاستقبال متطابقة. وهنا يصل الخطأ عند 100 متر فقط 0.5 ملم.

تقوم أربع خلايا ضوئية بإصلاح موضع الحزمة على محورين ، ثم يكون الحد الأقصى للخطأ عند 100 متر هو 0.1 مم فقط. يمكن أيضًا لأحدث أجهزة الكشف عن الصور عرض المعلومات في شكل رقمي للراحة في معالجة البيانات المستلمة.

معظم أجهزة ضبط المدى بالليزر التي تنتجها الصناعة الحديثة نبضية. يتم تحديد المسافة بناءً على الوقت الذي تستغرقه نبضة الليزر للوصول إلى الهدف والعودة. وبما أن سرعة الموجة الكهرومغناطيسية في وسط القياس معروفة ، فإن ضعف المسافة إلى الهدف يساوي حاصل ضرب هذه السرعة والوقت المقاس.

تعتبر مصادر إشعاع الليزر في مثل هذه الأجهزة لقياس المسافات التي تزيد عن كيلومتر واحدًا قوية ليزر الحالة الصلبة… يتم تركيب ليزر أشباه الموصلات في أجهزة لقياس المسافات من عدة أمتار إلى عدة كيلومترات. يصل مدى هذه الأجهزة إلى 30 كيلومترًا مع وجود خطأ في أجزاء من المتر.

يتم تحقيق قياس نطاق أكثر دقة باستخدام طريقة قياس الطور ، والتي تأخذ أيضًا في الاعتبار فرق الطور بين الإشارة المرجعية والإشارة التي قطعت المسافة المقاسة ، مع مراعاة تردد التشكيل للموجة الحاملة. هذه هي ما يسمى ب أجهزة تحديد المدى بالليزرتعمل على ترددات من أجل 750 ميغا هرتز حيث ليزر زرنيخيد الغاليوم.

يتم استخدام مستويات الليزر عالية الدقة ، على سبيل المثال ، في تصميم مدارج الطائرات. يقومون بإنشاء مستوى ضوئي عن طريق تدوير شعاع الليزر. تم تركيز الطائرة أفقيًا بسبب طائرتين متعامدين بشكل متبادل. يتحرك العنصر الحساس على طول العصا ، وتتم القراءة بنصف مجموع حدود المنطقة التي يولد فيها جهاز الاستقبال إشارة صوتية. يصل نطاق العمل لهذه المستويات إلى 1000 متر مع خطأ يصل إلى 5 مم.

في جهاز الثيودوليت بالليزر ، يشكل محور شعاع الليزر محور المراقبة المرئي. يمكن توجيهه مباشرة على طول المحور البصري لتلسكوب الجهاز أو موازياً له. تسمح لك بعض ملحقات الليزر باستخدام تلسكوب المزواة نفسه كوحدة موازاة (لإنشاء أشعة متوازية - محور رؤية الليزر والأنبوب) والعد مقابل جهاز القراءة الخاص بجهاز المزواة.

كانت إحدى الفوهات الأولى التي تم إنتاجها من أجل الثيودوليت OT-02 هي فوهة LNOT-02 مع ليزر غاز الهيليوم نيون بطاقة خرج تبلغ 2 ميجاوات وزاوية تباعد تبلغ حوالي 12 دقيقة قوسية.

تم تثبيت الليزر مع النظام البصري بالتوازي مع تلسكوب المزواة بحيث تكون المسافة بين محور الحزمة ومحور تصويب المزواة 10 سم.

يتم محاذاة مركز خط شبكة المزواة مع مركز شعاع الضوء على المسافة المطلوبة.بالنسبة لهدف نظام الموازاة ، كانت هناك عدسة أسطوانية تقوم بتوسيع الحزمة وقطاع بزاوية فتح تصل إلى 40 دقيقة قوسية للعمل المتزامن في نقاط تقع على ارتفاعات مختلفة ضمن الترتيب المتاح للجهاز.

أنظر أيضا: كيف تعمل موازين الحرارة بالليزر وكيف تعمل