ВИМІРЮВАННЯ СКРУЧУВАННЯ ЗА ДОПОМОГОЮ КІЛЬЦЕВОГО ЛАЗЕРА
Автоколімаційні і поляризаційні системи вимірювання скручування в деякій мірі до — сягли межі своїх потенціальних можливостей, в першу чергу, по точності вимірювань. Інколи точність вимірювання не влаштовує замовника із-за перекручень, які вносить рефракція при значних розмірах споруд по висоті. Тому дальшим розвитком напряму вимірювання скручування, а можливо і найбільш перспективним методом вимірювання скручування найбільш високих споруд, є застосування кільцевого лазера. Для підвищення точності вимірювання разом з кільцевим лазером в складі лазерного гіроскопа, який безпосередньо вимірює кутові розкручування об’єкта, доцільним є застосування нуль-індикаторних авто — коліматорів. На рис. 5.10 запропонована система вимірювання скручування за допомогою кільцевого лазера 1, розташованого на монтажному рівні, скручування якого необхідно вимірювати відносно основи. Вісь чутливості кільцевого лазера розташовується вертикально, а поряд з лазером закріплюється індикаторний автоколіматор 2 нульового типу.
|
Рис. 5.10. Схема застосування кільцевого лазера для вимірювання скручування |
На основі стабільно установлюється базовий елемент 3, Кільцевий лазер постачається приводом 4 для розкручування навкруги осі чутливості OZ на кут (р.
При відсутності скручування монтажного рівня відносно основи на виході автоколіма- тора буде мати місце нульовий сигнал, так як його оптична вісь попередньо зорієнтована по нормалі до базового елемента. При нульовому сигналі автоколіматора виконується ка — лібровка сигналу кільцевого лазера, яка дозволяє виключати із вихідного сигналу лазера складову обумовлену впливом вертикальної складової кутової швидкості обертання Землі Q. Для цього вимірюється сигнал кільцевого лазера за інтервал часу Т0 при а>скр = 0.
Число імпульсів кільцевого лазера N0, яке поступає в систему обробки інформації, визначається за формулою:
де: Fn — різнична частота сигналу, яка викликана примусовим рознесенням частот
зустрічних хвиль кільцевого лазера; к — масштабний коефіцієнт кільцевого лазера.
Потім приводом кільцевий лазер примусово розкручують на фіксований кут (р. За час розвороту Г? з виходу кільцевого лазера в систему обробки інформації поступить число імпульсів Л/, пропорційне виразу:
N1 = k<p + (Fn + kO)T;. (5.42)
Система обробки інформації визначить постійні:
Fn + kQ = (5.43)
k = (N1-N0^-)<p. (5.44)
» п
При наявності скручування, коли о)скр фО, а на виході індикаторного автоколіматора з’являється сигнал відмінний від нуля, включається вимірювальний цикл кільцевого лазера. На протязі часу Т2 інтегруються імпульси на виході кільцевого лазера, які визначаються за формулою:
N2 = KJ3 + (Fn + кП)Т2, (5.45)
де р — кут скручування, тобто кут на який розкрутився монтажний горизонт за час Т2 при наявності кутової швидкості скручування соскр цього монтажного горизонту. З урахуванням (5.43) і (5.44) система обробки інформації визначить кут р за формулою:
n2-n0
Р =———————— 0 V
‘ о
Перевага розглянутої схеми вимірювання кута р полягає в тому, що по-перше, вимірюється безпосередньо скручування монтажного рівня відносно свого нульового (вихідного) положення, по-друге, кільцевий лазер може вимірювати кути розкручування без обмеження, тобто в діапазоні 360°. На точність вимірювання не впливають параметри зовнішнього середовища, а інформацію про кут скручування споживач отримує в цифровій формі. Тому поряд з автоколімаційним і поляризаційним методами для відносно невеликих висот споруд, визначення скручування за допомогою кільцевого лазера найбільш доцільно для особливо високих споруд, наприклад, таких як телевізійні башти. Найбільш виправданим є застосування кільцевого лазера в режимі очікування, коли існує постійна система, наприклад, система сейсмодатчиків, яка попереджує про сильні діяння, які можуть привести до скручування. При цьому система сейсмодатчиків включає кільцевий лазер в режим вимірювання.
Розділ VI