Kuidas lasermõõturid töötavad
Ehitus ja sellega seotud inseneriuuringud ei ole täielikud ilma insener-geodeetilised tööd. Siin osutuvad eriti kasulikuks lasermõõteseadmed, mis võimaldavad asjakohaseid probleeme tõhusamalt lahendada. Protsessid, mida traditsiooniliselt viiakse läbi klassikaliste nivoorite, teodoliitide, lineaarsete mõõteseadmete abil, võivad nüüd näidata suuremat täpsust ja neid saab tavaliselt automatiseerida.
Geodeetilised mõõtmismeetodid on tulekuga oluliselt arenenud lasermõõtmisriistad. Laserkiir see on sõna otseses mõttes nähtav, erinevalt seadme sihtteljest, mis hõlbustab ehitusaegset planeerimist, mõõtmist ja tulemuste jälgimist. Kiir on teatud viisil orienteeritud ja toimib võrdlusjoonena või luuakse tasapind, mille suhtes saab teha täiendavaid mõõtmisi spetsiaalsete fotoelektriliste indikaatorite või kiire visuaalse näidu abil.
Lasermõõteseadmeid luuakse ja täiustatakse kõikjal maailmas.Masstoodanguna valmivad lasernivood, teodoliidid, nende kinnitused, plumbbobid, optilised kaugusmõõdikud, tahheomeetrid, ehitusmehhanismide juhtimissüsteemid jne.
Niisiis, kompaktsed laserid on paigutatud mõõteseadme põrutus- ja niiskuskindlasse süsteemi, demonstreerides samas kõrget töökindlust ja kiire suuna stabiilsust.Tavaliselt paigaldatakse sellisesse seadmesse laser paralleelselt selle sihtimisteljega, kuid mõnel juhul laser on seadmesse paigaldatud, seega määratakse telje suund täiendavate optiliste elementide abil. Vaatetoru kasutatakse kiire suunamiseks.
Laserkiire divergentsi vähendamiseks a teleskoopsüsteem, mis vähendab kiire lahknemisnurka võrdeliselt selle suurenemisega.
Teleskoopsüsteem aitab moodustada ka fokuseeritud laserkiire sadade meetrite kaugusel instrumendist. Kui teleskoopsüsteemi suurendus on näiteks kolmkümmend korda, siis saadakse 5 cm läbimõõduga laserkiir 500 m kaugusel.
Kui tehtud valgusvihu visuaalne näit, siis näitude jaoks kasutatakse ruutude või kontsentriliste ringide ruudustikuga ekraani ja tasandusvarda. Sel juhul sõltub lugemise täpsus nii valgustäpi läbimõõdust kui ka õhu muutuvast murdumisnäitajast tingitud kiire võnke amplituudist.
Lugemise täpsust saab suurendada, asetades teleskoopsüsteemi tsooniplaadid – läbipaistvad plaadid, mille külge on kinnitatud vahelduvad (läbipaistvad ja läbipaistmatud) kontsentrilised rõngad. Difraktsiooninähtus jagab kiire heledateks ja tumedateks rõngasteks. Nüüd saab suure täpsusega määrata kiire telje asendi.
Kasutamisel fotoelektriline näit, kasutage erinevat tüüpi fotodetektorisüsteeme. Kõige lihtsam on liigutada fotosilma mööda vertikaalselt või horisontaalselt paigaldatud siini üle valguspunkti, salvestades samal ajal väljundsignaali. Selle näidumeetodi viga ulatub 2 mm-ni 100 m kohta.
Täiustatud on näiteks jagatud fotodioodide topeltfotodetektorid, mis jälgivad automaatselt valguskiire keskpunkti ja registreerivad selle asukoha hetkel, mil vastuvõtja mõlema osa valgustus on identne. Siin ulatub viga ainult 100 m kaugusel 0,5 mm.
Neli fotosilti fikseerivad tala asendi piki kahte telge ja siis on maksimaalne viga 100 m juures vaid 0,1 mm. Kõige kaasaegsemad fotodetektorid suudavad vastuvõetud andmete töötlemise mugavuse huvides kuvada teavet ka digitaalsel kujul.
Enamik kaasaegse tööstuse toodetud laserkaugusmõõtureid on impulss-. Kaugus määratakse aja põhjal, mis kulub laserimpulsi sihtmärgini jõudmiseks ja tagasi. Ja kuna elektromagnetlaine kiirus mõõtekeskkonnas on teada, siis võrdub kahekordne kaugus sihtmärgini selle kiiruse ja mõõdetud aja korrutisega.
Laserkiirguse allikad sellistes üle kilomeetrite vahemaade mõõtmiseks mõeldud seadmetes on võimsad tahkislaserid… Pooljuhtlaserid paigaldatakse seadmetesse, et mõõta vahemaid mitmest meetrist mitme kilomeetrini. Selliste seadmete tööulatus ulatub 30 kilomeetrini, veaga meetri murdosades.
Täpsem vahemiku mõõtmine saavutatakse faasimõõtmismeetodi abil, mis võtab arvesse ka tugisignaali ja mõõdetud vahemaa läbinud signaali faaside erinevust, võttes arvesse kandja modulatsioonisagedust. Need on nn faasi laserkaugusmõõturidtöötab sagedustel suurusjärgus 750 MHz, kus galliumarseniidi laser.
Suure täpsusega lasernivoote kasutatakse näiteks lennuradade projekteerimisel. Nad loovad laserkiirt pöörates valgustasapinna. Tasapind on horisontaalselt fokuseeritud tänu kahele üksteisega risti asetsevale tasapinnale. Tundlik element liigub mööda staapi ja lugemine toimub poolel selle ala piiride summast, kus vastuvõtuseade helisignaali genereerib. Selliste tasemete tööulatus ulatub 1000 m-ni veaga kuni 5 mm.
Laserteodoliidides loob laserkiire telg nähtava vaatlustelje. Seda saab suunata otse piki seadme teleskoobi optilist telge või sellega paralleelselt. Mõned laserkinnitused võimaldavad kasutada teodoliidi teleskoopi ennast kollimeeriva üksusena (paralleelsete kiirte loomiseks – laseri ja toru sihiku telg) ja arvestada teodoliidi enda lugemisseadmega.
Üks esimesi OT-02 teodoliidi jaoks toodetud otsikuid oli heelium-neoongaaslaseriga otsik LNOT-02, mille väljundvõimsus oli 2 mW ja lahknemisnurk umbes 12 kaareminutit.
Optilise süsteemiga laser fikseeriti teodoliitteleskoobiga paralleelselt nii, et kiire telje ja teodoliidi sihtimise telje vaheline kaugus oli 10 cm.
Teodoliidi ruudustiku joone keskpunkt on vajalikul kaugusel valgusvihu keskpunktiga joondatud.Kollimatsioonisüsteemi sihiks oli valgusvihku laiendav silindriline lääts ja sektor kuni 40 kaareminutilise avanemisnurgaga samaaegseks tööks erinevatel kõrgustel asuvates punktides seadme olemasoleva paigutuse piires.
Vaata ka: Kuidas lasertermomeetrid töötavad ja töötavad