Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Освітлювальні пристрої використовуються для формування світлових потоків з зада­ною діаграмою направлення, тобто заданим розподілом енергії пучка по його поперечно­му розрізу. При роботі оптико-електронного приладу джерело випромінювання завжди до­повнюють оптичною системою, що призначається для перерозподілу світлового потоку. Цю систему прийнято називати передаточною. В передаточну оптичну систему входять оптичні ланки, що формують пучок: об’єктиви і конденсори; модулятори; оптичні фільтри та інше. Частіше всього передаточна оптична система формує паралельний пучок проме­нів. В цьому випадку збільшується сила випромінювання в напрямі вихідного пучка і по­кращуються інші параметри. Найпростіша передаточна оптична система складається із джерела 1 і об’єктива 2, що формує пучок променів (рис. 2.4).

Джерело розміщується в фокальній площині об’єктива f або близько до нього. Ве­личина опромінювання в площині зображення джерела визначається формулою

де: т0 і тс — коефіцієнти пропускання оптики і середовища відповідно;

п’ і п — показники заломлення оптичних середовищ по дві сторони об’єктива;

L — яскравість джерела випромінювання;

D — діаметр об’єктива;

І — відстань від об’єктива до площини зображення.

При використанні в якості джерела випромінювання лазера передаточна оптична система необхідна для зменшення кута розходження пучка променів або для фокусування цих променів. При використанні некогерентних джерел світла, наприклад теплових чи світ — лодіодів, передаточна оптична система складається із конденсора 2, що призначається для збирання максимального потоку від джерела 1, і об’єктива 3, що формує вихідний па­ралельний пучок (рис. 2.5). Незалежно від типу джерела випромінювання, що застосову­ється в оптичній системі, використовуються афокальні лінзові, дзеркальні і дзеркально-

До лінзових систем відносяться системи Кеплера (рис. 2.6) і Галілея (рис. 2.7). Теле­скопічна система Галілея застосовується для колімації світлових потоків і зокрема лазер­ного випромінювання. Телескопічна система Кеплера дозволяє перетворювати діаметр світлового потоку для роботи в паралельному світловому потоці променів.

Фокусні відстані і кути розходження на вході і виході системи зв’язані відомим спів­відношенням, що визначає збільшення

До дзеркальних систем відносяться дзеркальна телескопічна система (рис. 2.8.) і прожекторні системи, які можуть бути виконані за допомогою сферичного (рис. 2.9.а) і па­раболічного (рис. 2.9.6) дзеркал, кутове збільшення яких зв’язано співвідношенням

(2.19)

Рис. 2.9. Прожекторні системи

Сферичне дзеркало не дає строго паралельного потоку від точечного джерела, яке розміщено в фокусі дзеркала, так як сферичне дзеркало по аналогії з простою лінзою має сферичну аберацію і. Величина кутової сферичної аберації дорівнює

и’=и-2і. (2.20)

Так як розмір випромінюючої площадки джерела випромінювання має кінцеві розмі­ри, то реальне розходження буде більше обчисленого.

Поверхня параболічного дзеркала описується рівнянням

у2 = 2рх, (2.21)

а фокусна відстань параболічного дзеркала дорівнює

(2.22)

де р — параметр параболи.

Параболічна відбиваюча поверхня немає сферичної аберації і. Тому для точки на осі, при точечному джерелі, відбиті промені будуть проходити паралельно осі.

Дзеркально-лінзові системи мають компоненти як лінзових так і дзеркальних сис­тем.

В освітлювальних пристроях в значній мірі використовують конденсори — оптичні де­талі, що дозволяють збільшити кут захвату оптичною системою. Конденсори можуть бути: однолінзовими (рис. 2.10а), двохлінзовими (рис. 2.106), трьохлінзовими (рис. 2.10е) і бага­толінзовими (рис. 2.10г). Конденсори проектують тіло накалу £’ в необхідну площину освітлювального пристрою £" оптичної системи.

Габаритні розрахунки приймальної оптичної системи і, зокрема, об’єктива розпочи­нають з виконання енергетичного розрахунку. Його ціллю є визначення розміру вхідної зі­ниці, звично її діаметра D. Для збільшення рівня корисного сигналу, підвищення чутли­вості системи завжди доцільно збільшувати D. Проте це приводить до збільшення габа­ритів і ваги приладу.

Після вибору діаметра вхідної зіниці розраховують або підбирають фокусну відстань об’єктива Р і його відносний отвір D / V. Фокусна відстань об’єктива є другим важливим габаритним параметром. Його вибирають виходячи з точності вимірювань: чим більше Г, тим вища чутливість, а таким чином, і точність вимірювань. Наприклад, якщо ціна поділки відлікової сітки, що встановлена в фокальній площині, дорівнює Ау, то кутова величина складе

4в = уг — (2.23)

З іншої сторони, враховуючи Лу — допуск на похибку відлікового пристрою, а Ар — задана кутова чутливість, отримаємо

(2.24)

Важливими характеристиками оптичної системи, що впливають на точність, є роз­дільна здатність і якість зображення. Для їх забезпечення звично об’єктиви виготовляють багатокомпонентними. Об’єктив направляє потік випромінювання на приймач, чутливий шар якого розміщують в фокальній площині. Розмір приймача І1 залежить від фокусної відстані об’єктива і його кутового поля 2а>

І1 = 2Пда. (2.25)

Інколи розмістити приймач в фокальній площині неможливо. Якщо його відсувати, то одночасно необхідно збільшувати площину його чутливого шару. Щоб усунути це шкідли­ве явище, а головне збільшити на виході приймача відношення сигнал/шум, використову­ють оптичні елементи — конденсори, що трансформують світловий пучок після об’єктива. Вибір освітлювального пристрою, конденсорів і параметрів оптичної системи виконують при конкретному вирішенні тієї чи іншої геодезичної задачі.

Комментарии запрещены.