Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

1. При поляризаційному методі визначення кута скручування або передачі кутового положення нахили поляризаційних призм і пластини модулятора, а також паралельні змі­щення призм суттєво впливають на точність, при цьому вплив нахилів є більш значимий.

Цей висновок погоджується з дослідженнями поляризаційного способу вертикальної передачі азимутальних напрямків [35].

2. Практично можлива повна компенсація впливу паралельного зміщення призм шляхом підбору коефіцієнта складової похибки, яка вноситься пластиною модулятора.

3. При проектуванні і монтажі поляризаційних приладів доцільно максимально змен­шувати допуски на нахили призм і конструктивно забезпечити компенсацію похибок із-за їх зміщень.

При роботі з поляризаційними вимірювальними системами необхідно враховувати, що хоча блоки поляризатора і аналізатора в просторі рознесені, функціонально вони скла­дають одне ціле. Наприклад, чутливість системи визначається: величиною світлового по­току, який створюється джерелом світла, розташованим в блоці поляризатора; характе­ристиками фотоприймача, який розташовується в блоці аналізатора; величиною ампліту­ди модуляції модулятора, розміщеного або в блоці поляризатора, або в блоці аналізатора і т. д. Тому при експлуатації, природно, виникає питання про виконання поляризаційними системами своїх функцій з необхідною точністю при заміні блоків. Така необхідність може з’явитись, наприклад, при виході із ладу одного із блоків або у випадку коли по одному по­ляризатору виконується почергово визначення скручування декількох аналізаторів, чи на­впаки.

Для визначення точності роботи поляризаційної системи при будь-яких випробуван­нях або експлуатації, з поляризатором і аналізатором необхідно здійснювати оптичний зв’язок в моменти їх погодження. Тому на бокові поверхні поляризаційних призм (рис. 5.8) наноситься дзеркальне покриття.

Рис. 5.8. Робочий зразок поляризаційної призми

Так як технологічно неможливо виготовити призми, дзеркальні поверхні яких точно пара­лельні або перпендикулярні площині найбільшого пропускання призм, то між дзеркальни­ми поверхнями призм при їх погодженому положенні завжди буде деякий кут а. Цей кут дорівнює різниці кута X між дзеркальною гранню і площиною найбільшого пропускання поляризатора і кута У між нормаллю до площини найбільшого пропускання і дзеркаль­ною гранню аналізатора. Кут а є індивідуальним для кожної поляризаційної системи, він заноситься в паспорт як поправка, яка враховується в процесі визначення скручування або при передачі азимутальних напрямків. Так як поправка (кут а) складається із двох ку­тів — X і У, то при заміні одного із блоків вона змінюється. Звідси виникає питання про не­обхідність окремого визначення кутів X і У для кожного блоку.

Величини кутів X і У залежать від положення поляризаційної призми в конкретно­му блоці поляризатора або аналізатора і величини залишкових напруг в склі модулятора Фарадея. Тому визначення поправок окремо в призмах не забезпечить високої точності і необхідно проводити вимірювання після установлення поляризаційних призм в блоки. Для цього можна використовувати методику [51], суть якої полягає в застосуванні додаткових поляризаційних призм і модулятора Фарадея, які розташовуються в ході променів між пас — портизуємими блоками. Такі додаткові призми можуть виступати почергово в якості поля­ризатора і аналізатора.

Поправки блоків поляризатора і аналізатора визначаються на спеціальному стенді (рис. 5.9), де позначені: 1,2- відповідно блоки поляризатора і аналізатора; 3 — додатко­ва призма; 4 — додатковий модулятор Фарадея; 5 — підсилювач; 6 — синхронний детек­тор; 7 — виконавчий механізм; 8 — генератор; 9 — автоколімаційні теодоліти.

Спочатку блоки поляризатора і аналізатора, без додаткових призм і модулятора Фа­радея, приводять в погоджений стан, а автоколімаційними теодолітами вимірюють кути (X, У) між дзеркальними поверхнями призм і обчислюють поправку:

a = X-Y. (5.33)

Потім перед блоком аналізатора розташовують додаткову поляризаційну призму так, щоб площина її найбільшого пропускання була приблизно паралельна площині найбіль­шого пропускання аналізатора. Систему знову приводять в погоджений стан. В цьому ви­падку сигнал розузгодження буде дорівнювати нулю при перпендикулярності площин най­більшого пропускання поляризатора і додаткової поляризаційної призми незалежно від
положення призми блока аналізатора, тобто тепер функції призми аналізатора виконує додаткова поляризаційна призма. Це можна підтвердити за допомогою матричного мето­ду Мюлера [181]. Сигнал на виході аналізатора визначається першою компонентою Сток­са:

(5.34)

де: KJK1[*U [М„] — відповідно матриці аналізатора, додаткової поляриза­

ційної призми, модулятора Фарадея і поляризатора;

І о — вектор неполяризованого світла.

Якщо через в1 і в2 позначити азимутальні кути неперпендикулярності площин най­більшого пропускання додаткової поляризаційної призми і аналізатора, та використавши із [181] вирази для матриць, після виконання в відповідності з (5.34) операцій множення і об­межившись перемінною складовою інтенсивності, отримаємо величину сигналу розузгод — ження:

І = — Іо sin 26 1 [і + cos2(61 — 62 )]рsin cot,

8

де: р — амплітуда модуляції;

со — частота модуляції.

із (5,35) видно, що сигнал розузгодження дорівнює нулю при 61 = 0, тобто при пер­пендикулярності площин найбільшого пропускання поляризатора і додаткової призми не­залежно від положення аналізатора (положення призм, при якому в, — 62 ~ 90° виключа­ється як неробоче). Таким чином, при погодженому положенні поляризатора і додаткової призми кут р між їх дзеркальними поверхнями дорівнює різниці кута X між дзеркальною

поверхнею і площиною найбільшого пропускання поляризатора, а також кута Z між дзер­кальною поверхнею і площиною найбільшого пропускання додаткової призми:

P = X-Z. (5.36)

Наступною операцією є вимірювання кута у між дзеркальними поверхнями додатко­вої призми і призми аналізатора при установленні додаткової призми перед блоком поля­ризатора. При цьому додаткову призму розкручують на 180° так, щоб світловий пучок проходив через неї в зворотному напрямі по відношенні до попереднього вимірювання, а площини найбільшого пропускання додаткової поляризаційної призми і призми поляриза­тора виставляють приблизно паралельно. Можна показати, що тут, як і в попередньому положенні, сигнал розузгодження дорівнює нулю при перпендикулярності площин найбіль­шого пропускання додаткової призми і аналізатора незалежно від положення поляризато­ра. Таким чином, кут у визначається різницею кутів Z і У, хоча знак кута Z зміниться,

так як додаткова призма розкручена на 180°

у —Z-Y. (5.37)

Відмітимо, що якщо модулятор поляризаційного пристрою розташований в блоці по­ляризатора, то при вимірюванні кута у для забезпечення модуляції сигналу між додатко­вою призмою і аналізатором необхідно установити додатковий модулятор, хоча він може внести свою похибку при вимірюванні кута у. Для виключення цієї похибки кути а і /3 ви­мірюються двічі: при наявності додаткового модулятора і при його відсутності. По різниці отриманих результатів визначають вплив додаткового модулятора. Якщо основний моду­
лятор поляризаційної системи розташований в блоці аналізатора, то додатковий модуля­тор необхідний при вимірюванні кута р.

Таким чином, в результаті трьох операцій вимірювання кутів між дзеркальними по­верхнями призм поляризатора і додаткової призми в їх різних сполученнях маємо систему рівнянь (5.33), (5.36), (5.37). Після вирішення її отримаємо вирази для визначення кутів (поправок) блоків поляризатора X і аналізатора У

у сс + р-у Х~ 2 ’	(5.38)
Y _ — СС + Р-у 2 ‘	(5.39)

Точність визначення кутів X і У приведеною вище методикою експериментально досліджена з трьома блоками аналізатора при їх різних сполученнях і застосуванні різних додаткових призм. Результати досліджень приведені в таблиці 5.1. Із таблиці видно, що методика дозволяє з високою точністю визначити положення площин найбільшого пропус­кання в блоках поляризатора і аналізатора.

Таблиця 5.1

Визначення поправок блоків поляризатора (X) і аналізатора (У) № вимірювань Значення поправки XI Х2 ХЗ Y1 Y2 Y3 1 -Г54" -Т43" -0’15" -4’09’ ^г р і -0’21" 2 -Г50" -Г42" -0’20" -4’03’ -Г05" -0’23" 3 -Г55" -Г42" -0’19" -4’12’ -ГОЗ" -0’19" 4 -1’51" -Г41" -4’09’ -1’ОГ Середнє значення -Ґ53" -V42" -4W -ГОЗ" -0’21"

В умовах серійного виробництва розглянута вище методика є трудомісткою і потре­бує досить великої кількості вимірювань. Цей недолік можна виключити, якщо ввести по­передньо паспортизовані (по цій же методиці) еталонні блоки, за допомогою яких визнача­ють площини найбільшого пропускання. Для цього еталонний і робочий блоки, наприклад, еталонний блок поляризатора і робочий блок аналізатора, розташовують на стенді і при­водять в погоджений стан. Аналогічно (5.33) кут між дзеркалами поляризаційних призм бу­де дорівнювати:

(5.40)

Знаючи кут Хе і вимірявши кут а, визначають положення площини поляризації (кут У) в робочому блоці.

Таблиця 5.2 Порівняння значень поправок поляризаційної системи, отриманих звичайним методом і за допомогою еталонних блоків Сполучення приладів Величини поправок, визначених по еталонних блоках авим Асс = сс06ч — ссвим X У <*обч=Х-У П1-А1 3’42" -3’11" 6’53" 6’57" -4" П2-А1 -4’51" -3’1Г -Г40" -Г41" + 1" П2-А2 -4’51" -0’54" -3’57" -4’03" +6" ПЗ-А1 -4’48" -3’11" -Г37" -Т41" +4" ПЗ-А2 -4’48" -0’54" -3’54" -3’57" +3"

Точність визначення положення площини поляризації в робочих блоках поляризацій­ної системи за допомогою еталонних блоків експериментально досліджена і приведена в таблиці 5.2. По еталонних блоках визначали кути X і У в робочих блоках поляризатора і аналізатора, а потім робочі блоки розташовували на стенді і визначали поправку поляри­заційної системи. Ця поправка порівнювалась із значенням поправки, обчисленої за допо­могою кутів X і У, визначеними по еталонних блоках. Із таблиці видно, що еталонні бло­ки забезпечують досить високу точність паспортизації робочих блоків поляризаційної сис­теми і значно спрощують процес визначення поправки.

Комментарии запрещены.