Comment fonctionnent les compteurs laser

Les études de construction et d'ingénierie connexes ne sont pas complètes sans travaux d'ingénierie-géodésique. C'est là que les appareils de mesure laser s'avèrent particulièrement utiles, vous permettant de résoudre plus efficacement les problèmes pertinents. Les processus qui sont traditionnellement effectués à l'aide de niveaux classiques, de théodolites, d'appareils de mesure linéaire peuvent désormais afficher une plus grande précision et peuvent généralement être automatisés.

Les méthodes de mesure géodésique se sont considérablement développées avec l'avènement des instruments d'arpentage laser. Faisceau laser il est littéralement visible, contrairement à l'axe cible de l'appareil, ce qui facilite la planification lors de la construction, la mesure et le suivi des résultats. Le faisceau est orienté d'une certaine manière et sert de ligne de référence, ou un plan est créé, par rapport auquel des mesures supplémentaires peuvent être effectuées à l'aide d'indicateurs photoélectriques spéciaux ou par indication visuelle du faisceau.

Des appareils de mesure laser sont créés et améliorés dans le monde entier.Niveaux laser produits en série, théodolites, accessoires pour ceux-ci, fils à plomb, télémètres optiques, tachéomètres, systèmes de contrôle des mécanismes de construction, etc.

Donc, lasers compacts sont placés dans un système antichoc et étanche à l'humidité de l'appareil de mesure, tout en démontrant une grande fiabilité de fonctionnement et une stabilité de la direction du faisceau.Habituellement, le laser d'un tel appareil est installé parallèlement à son axe de visée, mais dans certains cas le laser est installé dans l'appareil, de sorte que la direction de l'axe est définie à l'aide d'éléments optiques supplémentaires. Le tube de visée sert à diriger le faisceau.

Pour réduire la divergence du faisceau laser, un système télescopique, ce qui réduit l'angle de divergence du faisceau proportionnellement à son augmentation.

Le système télescopique aide également à former un faisceau laser focalisé à des centaines de mètres de l'instrument. Si le grossissement du système télescopique est, disons, trente fois, alors un faisceau laser d'un diamètre de 5 cm à une distance de 500 m sera obtenu.

Si c'est fait indication visuelle du faisceau, puis un écran avec une grille de carrés ou de cercles concentriques et une mire de nivellement sont utilisés pour les lectures. Dans ce cas, la précision de lecture dépend à la fois du diamètre de la tache lumineuse et de l'amplitude de l'oscillation du faisceau due à l'indice de réfraction variable de l'air.

La précision de lecture peut être augmentée en plaçant des plaques de zone dans le système télescopique - des plaques transparentes avec des anneaux concentriques alternés (transparents et opaques) qui leur sont attachés. Le phénomène de diffraction divise le faisceau en anneaux clairs et sombres. Maintenant, la position de l'axe du faisceau peut être déterminée avec une grande précision.

Lors de l'utilisation indication photoélectrique, utiliser différents types de systèmes photodétecteurs. La chose la plus simple est de déplacer une cellule photoélectrique le long d'un rail monté verticalement ou horizontalement à travers le point lumineux tout en enregistrant simultanément le signal de sortie. L'erreur dans cette méthode d'indication atteint 2 mm par 100 m.

Plus perfectionnés sont les doubles photodétecteurs, par exemple des photodiodes fractionnées, qui suivent automatiquement le centre du faisceau lumineux et enregistrent sa position au moment où l'éclairement des deux parties du récepteur est identique.Ici l'erreur à 100 m n'atteint que 0,5 mm.

Quatre photocellules fixent la position du faisceau selon deux axes, puis l'erreur maximale à 100 m n'est que de 0,1 mm. Les photodétecteurs les plus modernes peuvent également afficher des informations sous forme numérique pour faciliter le traitement des données reçues.

La plupart des télémètres laser produits par l'industrie moderne sont pulsés. La distance est déterminée en fonction du temps nécessaire à l'impulsion laser pour atteindre la cible et revenir. Et puisque la vitesse de l'onde électromagnétique dans le milieu de mesure est connue, alors le double de la distance à la cible est égal au produit de cette vitesse et du temps mesuré.

Les sources de rayonnement laser dans de tels appareils pour mesurer des distances supérieures à un kilomètre sont puissantes lasers à solide… Des lasers à semi-conducteurs sont installés dans des appareils pour mesurer des distances de plusieurs mètres à plusieurs kilomètres. La portée de ces appareils atteint 30 kilomètres avec une erreur de quelques fractions de mètre.

Une mesure de distance plus précise est obtenue en utilisant la méthode de mesure de phase, qui prend également en compte la différence de phase entre le signal de référence et celui qui a parcouru la distance mesurée, en tenant compte de la fréquence de modulation de la porteuse. Ce sont les soi-disant télémètres laser à phasefonctionnant à des fréquences de l'ordre de 750 MHz où laser à l'arséniure de gallium.

Les niveaux laser de haute précision sont utilisés, par exemple, dans la conception des pistes. Ils créent un plan lumineux en faisant tourner le faisceau laser. Le plan est focalisé horizontalement grâce à deux plans mutuellement perpendiculaires. L'élément sensible se déplace le long de la mire, et la lecture s'effectue à la moitié de la somme des limites de la zone dans laquelle l'appareil récepteur génère un signal sonore. La plage de travail de ces niveaux atteint 1000 m avec une erreur allant jusqu'à 5 mm.

Dans les théodolites laser, l'axe du faisceau laser crée l'axe visible d'observation. Il peut être dirigé directement le long de l'axe optique du télescope de l'appareil ou parallèlement à celui-ci. Certains accessoires laser vous permettent d'utiliser le télescope théodolite lui-même comme une unité de collimation (pour créer des faisceaux parallèles - axe de visée laser et tube) et de compter sur le propre dispositif de lecture du théodolite.

L'une des premières buses produites pour le théodolite OT-02 était la buse LNOT-02 avec un laser à gaz hélium-néon avec une puissance de sortie de 2 mW et un angle de divergence d'environ 12 minutes d'arc.

Le laser avec le système optique était fixé parallèlement au télescope du théodolite de sorte que la distance entre l'axe du faisceau et l'axe de visée du théodolite soit de 10 cm.

Le centre de la ligne de grille du théodolite est aligné avec le centre du faisceau lumineux à la distance requise.Sur l'objectif du système de collimation, il y avait une lentille cylindrique qui élargissait le faisceau et un secteur avec un angle d'ouverture allant jusqu'à 40 minutes d'arc pour un travail simultané à des points situés à différentes hauteurs dans la disposition disponible de l'appareil.

Voir également: Comment fonctionnent les thermomètres laser