Устройство для измерения рефракции

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕФРАКЦИИ, состоящее из двух угломерных инструментов, один из которых имеет талькоттовскнй уровень, держатель уровня, горизонтальную ось и нижнюю часть инструмента, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и обес печения возможности измерений астрономического гнутия, в инструмент с талькоттовским уровнем введены два плоских зеркала, скрепленных подвижно с горизонтальной осью, а держатель уровня выполнен в виде соосных цилиндров, жестко скрепленных друг с другом, на которые установлены съемные уровни, причем оси цилиндров перпендикулярны к горизонтальной оси. (О со о CD

союз советсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„ЯУ„„79О972 A

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ имеет талькоттовский уровень, держатель уровня, горизонтальную ось и нижнюю часть инструмента, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и обеспечения воэможности измерения астрономического гнутия, в инструмент с талькоттовским уровнем введены два плоских зеркала, скрепленных подвижно с горизонтальной осью, а держатель уровня выполнен в виде соосных цилиндров, жестко скрепленных друг с другом, на которые установлены съемные уровни, причем оси цилиндров перпендикулярны к горизонтальной оси.

ГОсудАРстВенный кОмитет сссР по делАм изОБРетений и отнРьтий (21) 2808843/18-25 (22) 03.08.79 (46) 30.08.86. Бюл. М 32 (71) Казанский ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет им.В.И.Ульянова-Ленина (72) С.С.Перуанский и М.У.Апакова (53) 535.322.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 340948, кл. С 01 N 21/46, 1970.

Кузнецов A.Í. Геодезическая астрономия, И. Недра, 1966, с.20-25. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

РЕФРАКЦИИ, состоящее из двух угломерных инструментов, один из которых (q1) 4 G 01 N 21/41 G 01 N 1/00

Изобретение относится к области астропсмического и геодезического приборостроения и может использоваться для измерения рефракции в приземном слое, например, зальной, геодезической, а также для.исследования астрономического гнутия.

Известен рефрактометр для измерения рефракции при геодезических измерениях, содержащий излучатель, направляющги попеременно два световых потока различной длины волны н приемник с отдельными каналами для каждОГО из светОвых потоков ПОдводимых к общему фотодетектору, вырабатывающему сигнал, зависящий от соотношения интенсивностей световых потоков.

Их недостатками является сложность конструкции, недостаточная точность, вызванная, в частности, тем, что угол рефракции вычисляется по измеренному коэффпциенту преломления °

Ближайшим по технической сущности к предлагаемому. устройству является устройство, выпоггненпоа в виде пары угломерных инструментов, которыми можно измерять вертикальные углы и благодаря этому — полный угол рефракции, из которых хотя бы один имеет .ТалькОттОВский урОВQнь и иcTОчниг< света, освещающий сетку нитей со стороны окуляра, что позволяет испольэовать его в качестве коллиматора.

Зтим инструментом может быть универсальный инструмент, снабженный автохоллнмационным окуляром.

Недостатками устройства является жесткое скрепление уровня с его держателем, что не позволяет поворачивать уровень на 180 С с целью исо ключения смещения нульпункта уровня, вследствие чего снижается точность измерений. Это же обстоятельство непоэволяет поворачивать трубу, скрепо ленную с уровнем на 180, что необходимо для исследования.гнутия второго угломерного инструмента.

Другим недостатком является то, что устройство содержит лишь один источник параллельного пучка света, что не позволяет повторить наблюдео ния после поворота трубы па 180 вокруг вертикальной оси, вследствие чего нельзя исключить влияние смещения держателя уровня по отношению к источнику параллельного пучка света (трубе).

90972 2

Еще одним недостатком является ограниченность диапазона измерений, вызванная тем, что нижняя часть инструмента не позволяет наводить коллиматор вниз, вследствие чего невозможны измерения для малых зенитных расстояний.

Делью изобретения является повышение точности измерения и обеспече1О ние возможности измерения астрономического гнутия.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения рефракции, состоящем из двух угломер-!

5 ных инструментов, один из которых имеет талькоттовский уровень, держатель уровня, горизонтальную ось и нижнюю часть инструмента, в инструмент с талькоттовским уровнем вве20 дены два плоских зеркала, скрепленных нодьижно с горизонтальной осью, а держатель уровня выполнен в виде соосных цилиндров, жестко скрепленных друг " д, р у"гом, на которые установлены съемные уровни, причем оси цилиндров перпендикулярны к горизонтальной оси.

На чертеже представлен общий вид предлагаемого устройства;

30 Устройство содержит угломерный инструмент 1, имеющий микрометр и автоколлимациогггый окуляр {например, меридианный круг или универсальный инструмент), угломерный инструмент

2 с уровнем. Плоские зеркала 3 и 4 жестко скреплены с осями 5 и 6, которые вращаются в полой горизонтальной оси 7 и могут скрепляться .с последней зажимными гайками 8 и 9. С гори40 зонтальной осью 7 жестко скреплен . держатель уровня 10 с цилиндрами 11, на которые устанавливаются накладные, нли подвесные уровни {гга чертеже не показаны). Нижняя часть инструмента

2 обозначена позициеи 12.

Оси 5 и 6 зеркал 3 и А могут по ворачиваться в оси 7 независимо друг от друга, что позволяет направлять нормали отражающей. поверхности зеркал на любое зенитное расстояние.

Горизонтальная ось 7 имеет на концах продольные разрезы и при эавинчиванин гаек 8 и 9 концы оси 7

55 плотно обжимают оси 5 и 6, обеспечивая надежное скрепление зеркал с осью 7, а следовательно, и с держателем урогня 10.

1909 72 (Иs — Ид (3) Описанный способ обработки применим в том случае, если ампула уровня имеет идеальную шлифовку. В протйвном случае целесообразна графи- ческая обработка, при которой строится график, показывающий связь отсчетов Ид,, И э с наклонами оси цилиндров 11 À,, 9э по данным, пслу1

1 ченным в точках А и В. Смещение линий, построенных для точек Л и В по3

Горизонтальная ось имеет размеры, превьпнающие размер нижней части инструмента, что обеспечивает вазможность измерений на любых зенитных расстояниях, поскольку при этом условии нижняя часть инструмента не перекрывает отражающую поверхность зеркал.

Цилиндры 11 держателя уровня 10 должны иметь высокое качество абра- tg боткп и ограничители, позволяющие ставить уровни на одно и то же место, чтобы уменьшить случайные ошибки отдельных установок уровней.

В угл мерном инструменте 1 вместо автоколлимационного окуляра может устанавливаться горизонтальная щель, свет от которой с помощью оптического кубика выводится из объектива трубы параллельным пучком. Это усложнит . конструкцшо, но позволит измерять двойной угол рефракции, что может повысить точность измерений.

Для измерения полного угла рефракции 6 на некотором отрезке АВ (на 25 чертеже не показаны) в точке А устанавливается угломерный инструмент 1.

Инструмент 2 устанавливают так, чтобы зеркало 3(4) располагалось максимально близко к объективу ипструиента 1, и с помощью накладных илн подвесных уровней придают цилиндрам 11 горизонтальное положение, выводя пузырек уровня в нульпункт механизмам микрометрического вращения оси 7 (на

3г .. чертеже этот механизм не показан).

Затем зеркалу 3(4) придают такое положение, при котором в поле зрения инструмента 1 наблюдается автоколлимационное отражение нити микрометра, <О после чего гайкой 9(8) скрепляют зеркало с горизонтальной осью 7. Нить микрометра совмещается с ее автоколлимационным изображением и определяется отсчет микрометра инструмента

1 H4 . С помощью уровней замеряют

1 наклон осей цилиндров 11 к плоскос." ти горизонта 4 и 1д при двух по1 2 ложениях каждого уровня (с поворотом их на 180 ). Затем механизмом микрометрического вращения оси 7 пузырьки уровней смещаются, и замеряются ! аналогичные величины 44, 1д, и

И, и т.д. замеряют величины 44, 1 и И °

Инструмент 2 поворачивают вокруг

О вертикальной оси на 180 и производят аналогичные измерения с использованием второго зеркала.

Далее инструмент 2 переносится в точку В, и там производят аналогичные измерения.

Обработка наблюдений состоит в вычислении отсчетов микрометра И„ и И„, соответствующих одному и тому же произвольно выбранному наклону осей цилиндров к горизонту 1„; .исходя из условия (ИД вЂ” ИД, ) R = (q 14,);,tZEP

Иэ ) R (0 Q ) ь ьч (1) где R — цена оборота микрометра инструмента 1; — цена деления уровня;

A(f — угол между отвесныш линиями в точках А и В.

Условие (1) hfoiKEIo представить в виде и + („,- ) — "-,— и, — — — = Vдч

A R 4; R (2) и аналогичной системы уравнений для точки В, Система уравнения (2) решается па способу наименьших квадратов относительно неизвестных И, и i. no каждому уровню отдельно, но объединяет и себе уравнения, полученные по обоим зеркалам.

Полученный отсчет Ид характеризует отсчет микрометра в условиях, когда зеркало находится в непосредственной близости к объективу инструмента 1, когда слой воздуха между объективом и зеркалам очень мал, и рефракцией, возникающей на этом интервале, можно пренебречь. Поэтому отсчет И4 является безрефракционным и полный угол рефракции d на отрезке АВ можно получить как разность отсчетов Ид и Иб

5 790972 Ь эволяет судить о величине угла ре- типе требуется постоянство нульпункта в промежутке времени между первоС целью контроля стабильности уст- начальным определением безрефракциройства целесообразно беэрефракцион- онного отсчета и моментом определенме отсчеты M определять периоди- ния отсчета искаженного рефракциеи, 3

А, 5 чески, возвращая инструмент 2 из точ- т.е. после переноски инструмента из точки Л в точку В. Этот интервал

При исследовании гнутия инструмен- времени во много раэ больше времени о та 1 задача сводится к тому, чтобы перекладки уровня на 180, поэтому определять отсчеты вертикального кру- 10 результаты измерений, полученные на га при диаметрально противоположных устройстве — прототипе будут в больположениях трубы. Для этого трубу шей мере искажены смещением нульнаправляют на произвольное зенитное, пункта уровня. расстояние Z и выполняют измерения, . Другим преимуществом является таописанные выше для точки А, но допол- 15 кое выполнение держателя, уровня, конительно определяют отсчет вертикаль- торое позволяет использовать два и ного круга mt. Затем трубу поворачи- более уровней. вают примерно на 180" так, чтобы в Использование зеркала вместо труполе зрения трубы можно было видеть бы повышает жесткость устройства, автоколлимационное изображение нити о уменьшает гнутие, делает устроиство микрометра, полученное с помощью зер- более легким. кала, перенесенного из первого поло- Наведение нити на ее автоколлимажения параллельно самому себе, Произ- ционное отражение выполняется точнее, водят аналогичные измерения, замеча- чем наведение нити микрометра на ют отсчет круга ш,, повернув предва- 25 нить коллнматора, поскольку чувствирительно.горизонтальную ось инстру- тельность прибора к несовпадению нимента 2 на 180 и расположив зеркало тей удваивается благодаря отражению . перед объективом инструмента 1 (теле- нити от зеркала. скоп) . Введение в устройство двух зеркал

При обработке наблюдений вычисля- 30 позволяет наблюдать при двух положеют отсчеты H и М соответствующие ниях инструмента (с поворотом на

I 1l о одному и тому же наклону оси цилинд- 180 вокруг вертикальнои оси), что ров ов 11 аналогично тому как это де- позволяет исключить систематические

У лалось выше. Отсчеты, отнесенные к ошибки, связанные с температурными од дноиу и тому же положению оси уров- и прочими смещениями держателя уров35 ня 1, отнесены к положению зеркала, ня по отношению к горизонтальной перемещаемого параллельно самому се- оси, а следовательно, и по отношению б тому отсчеты m + M u m + И к отражающим поверхностям зеркал. е, поэто от у ir u у идеального инструмента должны отлио чаться точно на 180 . Следовательно, 40 Те же конструктивные особенности, поправки за гнутие hM и ЬМ мож- которые повышают точность измерений

1 и но получить из уравнений: (выполнение уровней съемными, введение двух зеркал) открывают возможо

+ М + ьМ = ш + M + аИ + 180 ность исследовать гнутие телескопа 1, 1 2 t и и и—

45 причем точность исследования гнутия составленных для разных зенитных рас- таких телескопов, как меридианные стояний круги, возрастает по сравнению с точПредложенное устройство для изме- постыл используемых для этой цели рения рефракции обладает рядом преи- горизонтальных коллнматоров, поскольмуществ по сравнению с прототипом. 5О ку при измерениях зеркало находится

Прежде всего — это возможность пово- вблизи объектива и исключается влиярота уровня на 180, благодаря кото-. ние флюктуаций зальной рефракции, рой требования к стабильности нуль- которые искажают Результаты, иолупункта уровня снижаются: достаточно, ченные с горизонтальными коллиматорачтобы нуль-пункт оставался постоян- ми. ным в течение одной-двух минут, т.е ° Данное устройство позволяет осуна промежутке времени между переклад- ществлять наблюдения на любых зениткой уровня, в то время как в прото- ных расстояниях.