ПРИНЦИП КУТОВИХ ВИМІРЮВАНЬ КІЛЬЦЕВИМ ЛАЗЕРНИМ ГОНІОМЕТРОМ
Строгий аналіз явищ у замкнутому контурі, в якому поширюються назустріч одна одній дві електромагнітні хвилі, можливий у рамках теорії відносності, проте попередні співвідношення можна отримати при наближенні класичної теорії [54].
Припустимо, що по периметру L контуру (рис. 4.52) поширюються в зустрічних напрямах дві хвилі — 1 і 2 .
Виділимо з контуру довільний відрізок АВ довжиною dL. Якщо контур нерухомий, то час обходу його периметра зустрічними хвилями буде однаковим, при цьому t = L/c.
При обертанні контуру з кутовою швидкістю £2 навколо точки О задана відстань між точками А і В для хвиль, що йдуть назустріч одна одній, змінюється. Для хвилі, що біжить з точки В в точку А за час dt = dL/c, точка А встигає переміститися на кут
Ні
d(p = Q— (4.37)
с
Тоді відрізок
BA’ = dL + rd<pcos/3, (4.38)
де р — кут між дотичною до контуру та напрямом тангенціальної швидкості От.
Із рис. 4.52 можна отримати:
Використовуючи (4.37) і (4.39) знаходимо:
Для зустрічної хвилі, що поширюється від точки А до точки В, отримаємо бажане скорочення відстані:
(На рис. 4.52 точка В’ не показана).
Таким чином, на ділянці dL хвилі, що йдуть назустріч одна одній, мають диференціальну різницю ходу
При обході всього периметра контуру диференціальна різниця ходу складає
АІ = — ггШО = ^^, (4.43)
с с
де S — площа контуру.
Зміна довжини периметра в процесі обертання замкненого контуру призведе до відносного запізнення зустрічних хвиль на величину
(4.44)
Виразимо часовий зсув через різницю фаз зустрічних хвиль, що виникає під час обертання:
. 4QSco
А<р = сот = 2
Якщо замкнутий контур являє собою резонатор, то зміна його периметра в процесі обертання призведе до зміни частот настроювання резонатора для зустрічних хвиль. Різницю цих частот можна визначити з (4.43) і (4.44)
Асо = %TtSQ/ AL, (4.46)
де: Я — середня довжина хвилі; Я ® 4л£/(со1 + со2)
со1 і а>2 — частота настроювання обертового кільцевого резонатора відповідно для хвилі 1 і 2 .
Такий принцип кутових вимірювань реалізований у лазерному гоніометрі ГС-1Л. Точність його вимірювань становить 0,3" при 5 обертах датчика кутових вимірювань за годинниковою стрілкою і 5 — проти (всього 10 відліків). Відліки вводяться в ЕОМ, яка обробляє дані та обчислює виміряні кути.
Аналізуючи точність вимірювань, слід враховувати всі джерела похибок, конкретні умови вимірювань і закони розподілу елементарних складових. У кінцевому підсумку необхідно визначити випадкову і систематичну частини похибки та в ході розробки програми вимірювань виключити систематичну.
Дальшим напрямком розвитку лазерних геодезичних приладів і систем є підвищення їх точності, надійності і довговічності, забезпечення все більш складних завдань по монтажу і контролю в цивільному і промисловому будівництві.
Розділ V