Учет влияния атмосферы в светодальномерах - рефрактометрах

При изучении широкого круга физических явлений и выполнении высокоточных физико-технических измерений определение скоростей распространения волн различной природы в диспергирующих средах (ДС) имеет важное научное и практическое значение. Как известно, диспергирующими являются такие среды, показатель преломления которых зависит от частоты волны. Для световых волн такими средами являются: воздух, любые газы, жидкости, и твердые тела, для радиоволн – газоразрядная и ионизированная плазма, плазма твердого тела и т.п. Диспергирующие среды существуют для акустических, механических, электрических и многих других типов колебаний [1]. Несмотря на значительные технические усовершенствования, используемые в современных светодальномерах и тахеометрах, существует необходимость дальнейшего повышения их точности. Например, такие виды работ, как разбивка сети при строительстве прецизионных объектов (ускорителей заряженных частиц, радиоантенных комплексов и др.), больших комплексных пространственных систем и высотных зданий, а также наблюдение за горизонтальными деформациями сооружений, требуют д проведения линейных измерений со среднеквадратической ошибкой, не превышающей одного, а в некоторых случаях и десятых долей миллиметра.

---

Чтобы заказать написание дипломной работы по психологии нужно всего лишь заполнить форму заказа. Переходите по ссылке, заполняйте форму и мы поможем вам с написанием диплома!

---

. Весьма актуальна разработка высокоточных светодальномеров для создания базисов, пригодных для метрологической аттестации современных средств линейных измерений. Кроме того, высокую эффективность от применения светодальномеров наивысшей точности можно получить при решении задач мониторинга перемещения земной коры. Светодальномер-рефрактометр – прибор, измеряющий расстояние по времени прохождения его световым сигналом. Целью настоящей работы является расмотреть влияние атмосферы в светодальномерах–рефрактометрах, обосновать нефизичность фазовых скоростей в ДС, позволяющие получить корректные формулы показателя преломления оптических волн в диспергирующей среде, в частности, атмосфере при выполнении светодальномерных и рефрактомерических измерений. Задачи дипломной работы: 1) Рассмотреть принципы работы светодальномеров; 2) Рассмотреть распространение оптических волн в светодальномерах; 3) Проанализировать основные источники погрешностей при работе светодальномеров-рефрактометров 4) Дать экономическое обоснование рациональности использования светодальномеров в геодезических измерениях. Использование электронных приборов значительно повышает производительность труда, упрощает и сокращает время на обработку результатов измерений, исключает такие ошибки исполнителя, которые имеют место при визуальном взятии отсчетов, при записи результатов измерений в журналы, в вычислениях. При работе с светодальномер-рефрактометром отпадает необходимость иметь калькулятор для выполнения полевых вычислений. Глава 1. Принципы работы светодальномеров

Из изложенного можно сделать следующие очевидные выводы: Дальномер – является лучшим прибором для измерения расстояния на длинные дистанции. Сейчас лазерные дальномеры используются и в наземной военной технике и в авиации и на флоте. Ряд дальномеров принят на вооружение во многих армиях мира. Так же дальномер стал незаменимой частью охоты, что делает его уникальным и очень полезным. Строго монохроматических волн в природе не существует. Поэтому фазовая скорость, определенная как отношение[pic] лишена физического смысла. Ни в каких перемещениях тел, или переноса энергии она не может фигурировать. Формально фазовая скорость может быть как меньше, так и больше скорости света в вакууме Реальная волна может быть только квазимонохроматической и квазиплоской, т.е. с малым разбросом по частотам и волновым векторам. Только для такой волны можно ввести понятие групповой скорости как [pic]. Групповая скорость характеризует перенос энергии волны и всегда меньше скорости света в вакууме. Использование фазовой скорости обусловлено удобством теоретического описания математических моделей, например, резонансного взаимодействия частицы с волной (черенковский или доплеровский резонансы), либо волны с волной (параметрические резонансы. Задача определения расстояния между дальномером и целью сводится к измерению соответствующего интервала времени между зондирующим сигналом и сигналом, отражения от цели. Различают три метода измерения дальности в зависимости от того, какой характер модуляции лазерного излучения используется в дальномере: импульсный, фазовый или фазово-импульсный. Сущность импульсного метода дальнометрирования состоит в том, что к объекту посылается зондирующий импульс, он же запускает временной счетчик в дальномере. Когда отраженный объектом импульс приходит к дальномеру, то он останавливает работу счетчика. По временному интервалу автоматически высвечивается перед оператором расстояние до объекта. При фазовом методе дальнометрирования лазерное излучение модулируется по синусоидальному закону. При этом интенсивность излучения меняется в значительных пределах. В зависимости от дальности до объекта изменяется фаза сигнала, упавшего на объект. Отраженный от объекта сигнал придет на приемное устройство также с определенной фазой, зависящей от расстояния. По принципу действия дальномеры подразделяются на две основные группы, геометрического и физического типов. Принцип действия дальномеров активного типа состоит в измерении времени, которое затрачивает посланный дальномером сигнал для прохождения расстояния до объекта и обратно. В фазовых светодальномерах излучается гармонически модулированный световой поток и время определяют косвенным способом — сравнением фаз излучаемого и принимаемого световых потоков. Светодальномеры состоят из: источника света или излучателя, обычно лазера, отражателя (размещается на другом конце измеряемой линии), приемника/анализатора. Повышение мощности излучателя привело к возможности получения устойчивого отраженного сигнала от диффузной поверхности, что дает возможность измерять расстояние без использования отражателя. В свою очередь это приводит к экономии временных затрат. Список используемой литературы

1. Адрианоеа И. И., Вафиади В. Г., Попов Ю. В. Фазовая светодально-мерия и модуляция оптического излучения.— Оптико-механическая промышленность, 1970, № 4, C. 49—61. 2. Алексеев А. М. Определение параметров светофильтров для приемных устройств с фотоэлементами с внешним фотоэффектом.— Оптико-механическая промышленность, 1962, № 6, C. 38—39. 3. Ахманов С. А., Никитин С. Ю. Физическая оптика. – М.: Наука, 2004. – 654 с. 4. Байбородин Ю. В. Введение в лазерную технику. - Киев, Техника, 1977. 5. Байбородин Ю. В., Гаража С. А. Электрооптический эффект в кристаллах и его применение в приборостроении. - М., Машиностроение, 1967. 6. Бегунов Б. Н., Заказное Н. П. Теория оптических систем. - М., Машиностроение, 1973. 7. Бергер д. Применение лазерной техники в геодезии и геофизике. – М.: Недра, 1977. – 60 с. 8. Бергер Д. Применение лазерной техники в геодезии и геофизике. - М., Недра, 1977. 9. Берковский А. Г., Гаванин В. А., Зайдель А. И. Вакуумные фотоэлектронные приборы. - М., Энергия, 1976. 10. Богданович О. В., Дарзнек С. А., Елисеев П. Г. Полупроводниковые лазеры. - М., Наука, 1976. 11. Большаков В. Д., Демушкин А. И., Михеечев В. С. Производственные испытания светодальномера СТ-61 в 1962 г. — Геодезия и картография, 1964, № 3, C. 17—23. 12. Большаков В. Д., Демушкин А. И., Михеечев В. С. Разработка и внедрение в производство высокоточного светодальномера СТ-62. Удостов. о регистрации № 48809 с приоритетом от 13 VIII 1964. 13. Большаков В. Д., Михеечев В. С. Результаты проложения полигоно-мегрических ходов при помощи светодальномера ДС-2.— Изв. вузов, Геодезия и аэрофотосъемка, 1961, вып. 4, C. 28—39. 14. Большаков В. Д., Михеечев В. С., Демушкин А И Результаты испытаний топографического светодальномера СТ-61. — «Геодезия и картография, 1962, № 5, C. 17—21. 15. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. – М.: Наука, 1970. – 855 с. 16. Бородулин Г. И. Обзор современной светодальномерной аппаратуры,— Геодезия и картография, 1970, № 7, C. 16 28. 17. Васильев В. П. К вопросу о сравнительной оценке светодальномерной и радиодальномериой аппаратуры.— Изв. вузов, Геодезия и аэрофотосъемка, 1959, вып. I, C. 85—90. 18. Величко В. А., Васильев В. П., Голосов В. В. Измерение расстояния светодальномером и определение скорости распространения света.— Геодезия и картография, 1956, № 1, C. 10—24. 19. Верещака А. И., Попов Ю. В., Смирнов В. П. Фазовый светодальномер с ОКГ на С02.— Оптико-механическая промышленность, 1973, № 1, - C. 63—64. 20. Власов В. Г., Лазнева Э. В. Метод гетеродинного приема излучения, амплитудно-модулированного в диапазоне 5—50 МГц, с помощью фотодиода.— Оптико-механическая промышленность, 1968, № 10, - C. 5—8. 21. Власов В. Г., Попов Ю. В., Утенков Б. М. Оптимизация работы ФЭУ в режиме гетеродинного детектирования с внешним электродом.— Оптико-механическая промышленность, 1969, № 9, C. 59—60. 22. Волосов Д. С., Цивкин М. В. Теория и расчет светотехнических систем. - М., Искусство, 1960. 23. Волохатюк В. А., Кочетков В. М., Красовский Р. Р. Вопросы оптической локации. - М.: Советское радио, 1971. 24. Гаврилов В. А. Видимость в атмосфере. - М., Гидрометеорологическое изд-во, 1966. 25. Генике А. АЛарин Б.А., Назаров В.М. Геодезические фазовые дальномеры. - М., Недра, 1974. 26. Герасимов Ф.Я., Говорухин А.М. Краткий топографо-геодезический словарь-справочник. - М.: Недра, 1968 27. Глотов В. Г., Киеня И. М., Михеечев В. С. Электрооптический дистанционный преобразователь для измерения и осциллографирования напряжений на элементах, находящихся под большим потенциалом. — Измерительная техника, 1971, № 8, C. 67—70. 28. Голубев А. И. Отношение сигнал — фон и спектральная селекция сигнала в лазерных светодальномерах. — Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1967, вып. 6, C. 51—59. 29. Голубев А. Н. О лазерном дальномере с фазовой модуляцией излучения. — Изв. вузов, Геодезия и аэрофотосъемка, 1976, вып. 1, - C. 115—119. 30. Дерягин В. И., Марасин Л. Е. Исследование распределения моментов начала генерации импульсов по активной поверхности неохлаждаемых полупроводниковых излучателей на основе GaAs. - Оптико-механичес¬кая промышленность, 1971, № 5, C. 12—14 31. Дерягин В. И., Марасин Л. П., Попов Ю. В. Малогабаритный импульсно-фазовый светодальномер ГДФИ-3 с цифровым выходом на основе полупроводникового квантового генератора. — Оптико-механическая промышленность, 1972, № 3, C. 23—27. 32. Елисеев С. В. Геодезические инструменты и приборы. - М., Недра, 1973. 33. Забелин А. А., Рябова Н. В. Получение интерференции с большой раз¬ностью хода при использовании в качестве источника света газового ОКГ. — Оптико-механическая промышленность, 1968, № 4, C. 9—12. 34. Зарагарьянц Н. Н„ Попов Ю. В., Утенков Б. И. Амплитудно-частотные характеристики полупроводниковых источников излучения. — Оптико-механическая промышленность, 1970, № 2, C. 10—13. 35. Земеков Г. Г., Савельев В. А. Средства измерения линейных размеров с использованием ОКГ. - М., Машиностроение, 1977. 36. Зуев В. Е. Распространение видимых и инфракрасных воли в атмос-фере. - М., Советское радио, 1970. 37. Зуев В. Е„ Кабанов М. В. Перенос оптических сигналов в земном ат-мосфере (в условиях помех). - М., Советское радио, 1977. 38. Инструкция о построении государственной геодезической сети СССР. – М.: Недра, 1966. 39. Инструкция по полигонометрии н трилатерации и краткое методическое указание по крупномасштабной инженерно-геологической съемке для гидроэнергетического строительства II 37-06. М. - Л., Энергия, 1966. 40. Иордан В., Эггерт О., Кнейссль М. Руководство по геодезии. Т. 6. - М., Недра, 1971. 41. Ищенко Е. Ф., Климков Ю. М. Оптические квантовые генераторы. - М., Советское радио, 1968. 42. Камен Х. Электронные способы измерений в геодезии. – М.: Недра. – 1982. – 251с. 43. Козырев А.А., Каспарьян Э.В. Саамский разлом (Хибины) – аномальный характер современных деформаций. Вестник МГТУ, том 12, 2009. - № 4, - C.702-707. 44. Кондрашков А. В. О величине скорости распространения света и ее значение в геодезии. — Изв. вузов, Геодезия и аэрофотосъемка, 1974, № 3, C. 27-34. 45. Кондрашков А. В. Электрооптические и радиогеодезические измерении. - М., Недра, 1972. 46. Кошелев А. В. К определению показателя преломления атмосферы для высокоточных геодезических измерений.// Геодезия и картография. – 2010. - № 3. - С. 3-7. 47. Кошелев А. В. Методические аспекты определения скорости распространения волн в современных разделах физики. Сборник материалов V Международного научного конгресса. «ГЕО–Сибирь–2009». Новосибирск. СГГА. 2009. –Т. 5. Ч. 1. – С. 239. 48. Кошелев А.В. О фазовом и групповом показателе преломления оптических волн для геодезических измерений // Изв. вузов. «Геодезия и аэрофотосъемка». 2009. –№2. – С. 33–36. 49. Кошелев А.В. Учет влияния показателя преломления атмосферы на результаты светодальномерных измерений. IX МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ПРИКЛАДНАЯ ОПТИКА-2010» Санкт-Петербург. Сборник трудов. С.265-269 50. Лазанов П. Е., Назаров В. М., Беляев О. И. Высокоточный светодальномер «Кварц».— Геодезия и картография, 1967, № II, с. 76—78. 51. Ларин Б. А. Элементы общей теории геодезических фазовых светодальиомеров.— Труды ЦНИИГАиК, 1963, вып. 154, C. 3—34. 52. Лебедев А. А., Балаков В. В., Вафиади В. Г. Световой дальномер для геодезических измерений. Доклады АН СССР, т. 106, 1956, № 13, с. 458—461. 53. Лемтюжников Д.С. Элементарный курс оптики и дальномеров. Воениздат, 1938, 136 с. 54. Мандельштам Л. И. Лекции по оптике, теории относительности и квантовой механике. – М.: Наука, 1972. – 389 c. 55. Михеечев В. С. Измерение коротких расстояний светодальномером СВВ-І.— Изв. вузов, Геодезия и аэрофотосъемка, 1959, вып. 4, с. 53—57.