เครื่องวัดเลเซอร์ทำงานอย่างไร

การก่อสร้างและการสำรวจทางวิศวกรรมที่เกี่ยวข้องจะไม่สมบูรณ์หากไม่มี งานวิศวกรรมธรณี นี่คือจุดที่อุปกรณ์การวัดด้วยเลเซอร์พิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์อย่างยิ่ง ช่วยให้คุณแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น กระบวนการที่ดำเนินการแบบดั้งเดิมโดยใช้ระดับคลาสสิก, กล้องสำรวจ, อุปกรณ์วัดเชิงเส้นสามารถแสดงความแม่นยำสูงขึ้นและโดยปกติจะเป็นไปโดยอัตโนมัติ

วิธีการวัดทางธรณีศาสตร์ได้พัฒนาขึ้นอย่างมากเมื่อมีการถือกำเนิดขึ้นของ เครื่องมือสำรวจด้วยเลเซอร์. ลำแสงเลเซอร์ มองเห็นได้อย่างแท้จริง ไม่เหมือนกับแกนเป้าหมายของอุปกรณ์ ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกในการวางแผนระหว่างการก่อสร้าง การวัด และการติดตามผล ลำแสงถูกวางในลักษณะที่แน่นอนและทำหน้าที่เป็นเส้นอ้างอิงหรือสร้างระนาบซึ่งสัมพันธ์กับการวัดเพิ่มเติมที่สามารถทำได้โดยใช้ตัวบ่งชี้โฟโตอิเล็กทริกพิเศษหรือโดยการแสดงภาพของลำแสง

อุปกรณ์การวัดด้วยเลเซอร์กำลังถูกสร้างและปรับปรุงทั่วโลกระดับเลเซอร์ที่ผลิตจำนวนมาก, กล้องสำรวจ, อุปกรณ์เสริมสำหรับพวกเขา, ลูกดิ่ง, เครื่องวัดระยะด้วยแสง, เครื่องวัดความเร็วรอบ, ระบบควบคุมสำหรับกลไกการก่อสร้าง ฯลฯ

ดังนั้น, เลเซอร์ขนาดกะทัดรัด ติดตั้งอยู่ในระบบป้องกันการกระแทกและความชื้นของอุปกรณ์วัดในขณะที่แสดงให้เห็นถึงความน่าเชื่อถือสูงในการทำงานและความเสถียรของทิศทางของลำแสง โดยปกติแล้ว เลเซอร์ในอุปกรณ์ดังกล่าวจะติดตั้งขนานกับแกนเล็ง แต่ในบางกรณี มีการติดตั้งเลเซอร์ในอุปกรณ์ ดังนั้นทิศทางของแกนจึงถูกกำหนดโดยใช้องค์ประกอบออปติกเพิ่มเติม ท่อสายตาใช้สำหรับควบคุมลำแสง

เพื่อลดความแตกต่างของลำแสงเลเซอร์ ก ระบบกล้องส่องทางไกลซึ่งลดมุมของความแตกต่างของลำแสงตามสัดส่วนที่เพิ่มขึ้น

ระบบกล้องส่องทางไกลยังช่วยสร้างลำแสงเลเซอร์ที่โฟกัสห่างจากเครื่องมือหลายร้อยเมตร หากกำลังขยายของระบบกล้องส่องทางไกลเท่ากับ 30 เท่า จะได้ลำแสงเลเซอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 ซม. ที่ระยะ 500 ม.

หากทำเสร็จแล้ว การแสดงภาพของลำแสงจากนั้นจะใช้หน้าจอที่มีตารางสี่เหลี่ยมหรือวงกลมศูนย์กลางและแกนปรับระดับสำหรับการอ่านค่า ในกรณีนี้ ความแม่นยำในการอ่านจะขึ้นอยู่กับทั้งเส้นผ่านศูนย์กลางของจุดแสงและแอมพลิจูดของการสั่นของลำแสงเนื่องจากดัชนีผันแปรของการหักเหของอากาศ

ความแม่นยำในการอ่านสามารถเพิ่มได้โดยการวางเพลตโซนในระบบกล้องส่องทางไกล—เพลตโปร่งใสที่มีวงแหวนศูนย์กลางสลับกัน (โปร่งแสงและทึบแสง) ติดอยู่ ปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนจะแยกลำแสงออกเป็นวงแหวนสว่างและมืด ขณะนี้สามารถกำหนดตำแหน่งของแกนของลำแสงได้ด้วยความแม่นยำสูง

เมื่อใช้ ตัวบ่งชี้ตาแมวใช้ระบบตรวจจับแสงประเภทต่างๆ สิ่งที่ง่ายที่สุดคือการเคลื่อนย้ายโฟโตเซลล์ไปตามรางที่ติดตั้งในแนวตั้งหรือแนวนอนข้ามจุดไฟไปพร้อมกับบันทึกสัญญาณเอาต์พุต ข้อผิดพลาดในการบ่งชี้วิธีนี้ถึง 2 มม. ต่อ 100 ม.

ขั้นสูงกว่านั้นคือเครื่องตรวจจับโฟโตไดโอดแบบคู่ เช่น โฟโตไดโอดแบบแยกซึ่งจะติดตามศูนย์กลางของลำแสงโดยอัตโนมัติและลงทะเบียนตำแหน่งในขณะที่การส่องสว่างของทั้งสองส่วนของเครื่องรับเท่ากัน ข้อผิดพลาดที่ 100 ม. จะมาถึงที่นี่เท่านั้น 0.5 มม.

ตาแมวสี่ตัวกำหนดตำแหน่งของลำแสงตามแกนสองแกน จากนั้นความคลาดเคลื่อนสูงสุดที่ 100 ม. จะอยู่ที่ 0.1 มม. เท่านั้น เครื่องตรวจจับด้วยแสงที่ทันสมัยที่สุดยังสามารถแสดงข้อมูลในรูปแบบดิจิทัลเพื่อความสะดวกในการประมวลผลข้อมูลที่ได้รับ

เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ส่วนใหญ่ที่ผลิตโดยอุตสาหกรรมสมัยใหม่จะมีการเต้นเป็นจังหวะ ระยะทางถูกกำหนดตามเวลาที่พัลส์เลเซอร์ใช้เพื่อไปถึงเป้าหมายและย้อนกลับ และเนื่องจากทราบความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในตัวกลางการวัดแล้ว ระยะทางถึงเป้าหมายสองเท่าจะเท่ากับผลคูณของความเร็วนี้และเวลาที่วัดได้

แหล่งที่มาของรังสีเลเซอร์ในอุปกรณ์ดังกล่าวสำหรับการวัดระยะทางมากกว่าหนึ่งกิโลเมตรนั้นทรงพลัง เลเซอร์โซลิดสเตต… เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ได้รับการติดตั้งในอุปกรณ์เพื่อวัดระยะทางตั้งแต่หลายเมตรไปจนถึงหลายกิโลเมตร ช่วงของอุปกรณ์ดังกล่าวถึง 30 กิโลเมตรโดยมีข้อผิดพลาดภายในเศษส่วนของเมตร

การวัดช่วงที่แม่นยำยิ่งขึ้นสามารถทำได้โดยใช้วิธีการวัดเฟส ซึ่งคำนึงถึงความแตกต่างของเฟสระหว่างสัญญาณอ้างอิงและสัญญาณที่เดินทางตามระยะทางที่วัดได้ โดยคำนึงถึงความถี่มอดูเลตของพาหะ สิ่งเหล่านี้เรียกว่า เครื่องวัดระยะเลเซอร์เฟสทำงานที่ความถี่ลำดับที่ 750 เมกะเฮิรตซ์ โดยที่ เลเซอร์แกลเลียมอาร์เซไนด์.

มีการใช้ระดับเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูง เช่น ในการออกแบบทางวิ่ง พวกเขาสร้างระนาบแสงโดยการหมุนลำแสงเลเซอร์ ระนาบโฟกัสในแนวนอนเนื่องจากระนาบสองระนาบที่ตั้งฉากกัน องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนเคลื่อนไปตามไม้เท้าและการอ่านจะดำเนินการที่ผลรวมครึ่งหนึ่งของขอบเขตของพื้นที่ที่อุปกรณ์รับสัญญาณสร้างสัญญาณเสียง ช่วงการทำงานของระดับดังกล่าวถึง 1,000 ม. โดยมีข้อผิดพลาดสูงสุด 5 มม.

ในกล้องสำรวจแบบเลเซอร์ แกนของลำแสงเลเซอร์จะสร้างแกนการสังเกตที่มองเห็นได้ สามารถชี้ตรงไปตามแกนลำแสงของกล้องโทรทรรศน์ของอุปกรณ์หรือขนานไปกับมัน อุปกรณ์ต่อพ่วงเลเซอร์บางชนิดช่วยให้คุณใช้กล้องโทรทรรศน์กล้องสำรวจเป็นหน่วยปรับระยะ (เพื่อสร้างลำแสงคู่ขนาน—แกนลำแสงเลเซอร์และหลอดภาพ) และนับรวมกับอุปกรณ์อ่านของกล้องสำรวจเอง

หนึ่งในหัวฉีดรุ่นแรกที่ผลิตขึ้นสำหรับกล้องสำรวจ OT-02 คือหัวฉีด LNOT-02 ที่มีเลเซอร์ก๊าซฮีเลียม-นีออนที่มีกำลังเอาต์พุต 2 มิลลิวัตต์และมุมเบี่ยงเบนประมาณ 12 อาร์คนาที

เลเซอร์ที่มีระบบออปติกได้รับการแก้ไขขนานกับกล้องโทรทรรศน์กล้องสำรวจเพื่อให้ระยะห่างระหว่างแกนลำแสงและแกนเล็งกล้องสำรวจอยู่ที่ 10 ซม.

จุดกึ่งกลางของเส้นตารางกล้องสำรวจอยู่ในแนวเดียวกับจุดกึ่งกลางของลำแสงตามระยะที่ต้องการตามวัตถุประสงค์ของระบบ collimating มีเลนส์ทรงกระบอกที่ขยายลำแสงและเซกเตอร์ที่มีมุมเปิดสูงสุด 40 arc minutes สำหรับการทำงานพร้อมกันในจุดที่มีความสูงต่างกันภายในการจัดวางอุปกรณ์ที่มีอยู่

ดูสิ่งนี้ด้วย: เทอร์โมมิเตอร์แบบเลเซอร์ทำงานและทำงานอย่างไร