§ 44. Лазерные приборы

В настоящее время для определения превышений, створных измерений и инженерно-геодезических работ в строительстве широко используют оптические кванто­вые генераторы (лазеры). В этих приборах взамен ие- 164

видимого визирного луча используют видимый лазерный луч, который создает в пространстве опорную линию для монтажа конструкций зданий или для планировки уча­стка. Наибольшее применение в строительстве находят лазерные приборы: лазерный теодолит, лазерный ниве­лир, лазерный центрир и лазерный визир. Измерительные устройства таких приборов служат для установки пучка излучения по заданному направлению в пространстве.

Основными компонентами оптического квантового ге­нератора (О К Г) являются активное вещество и резонатор. Активное вещество О КГ тем или иным способом приводят в возбужденное состояние, стимулирующее частицы рабо­чего вещества к световому излучению. Резонатор необхо­дим для синхронизации излучения, приводящей к его когерентности, т. е. излучению волны одной длины. В за­висимости от природы рабочего вещества ОКГ лазеры бывают твердотелые, газовые, жидкостные и полупровод­никовые. В геодезических приборах наибольшее примене­ние находят газовые лазеры и, частично, полупроводнико­вые в светодальномерах.

Для уменьшения расходимости лазерного луча исполь­зуют зрительные трубы геодезических приборов. Луч, выходящий из лазера, имеет угол расходимости 5—10' и диаметр 1—2 мм. Для получения луча с малой расходи­мостью его пропускают через отфокусироваиную на бес­конечность зрительную трубу в направлении окуляр- объектив. При этом утол расходимости луча уменьшается до величины, определяемой отношением

е/01 = f oiJf of> >

где 0 — угол расходимости луча на выходе из зрительной трубы; Oj — угол расходимости лазера; Д_ш, /_об — фокус­ные расстояния соответственно окуляра и объектива.

Как правило, комплект лазерных приборов и устройств состоит из двух пространственно разнесенных частей — передающей и приемной.

Передающая часть формирует в пространстве опорный луч или плоскость и состоит из лазерного излучателя и блока питания. Приемная часть представляет собой рейку, экран или фотоприемник, с помощью которых регистрируют положение луча в пространстве.

Лазерные геодезические приборы выполнены с сохра­нением работоспособности всех механических узлов'в сле­дующих трех конструктивных вариантах.

ПЛ-1

Рис. 57. Лазерная пршлавка

Рис. 58. Нивелир «Геоплаи-ЗОО»

1. Вместо зрительных труб у теодолита, нивелира, центрира установлены лазеры с коллимирующей оптикой.

2. Лазер прикреплен к зрительной трубе геодезиче­ского прибора или штативу, и его луч с помощью свето­вода введен в- окуляр зрительной трубы.

3. Лазер с коллимирующей оптикой устанавливается неподвижно, а развертка лазерного луча в плоскость осу­ществляется вращающимся оптическим элементом, уста­новленным на выходе из оптической системы.

Точность лазерных приборов характеризуется средней квадратической погрешностью фиксации центра лазерного пятна и для расстояния 100 м не превышает по величине

3. мм.

На рис. 56 показан лазерный визир ЛВ-5М, реализую­щий первый вариант конструктивного исполнения. Этот прибор предназначен для нивелирных работ в строитель­стве, разбивки створов и задания наклонных линий. В при­боре трубка укреплена на двух колонках 5, установленных

на подставке 6. Коллиматор / закрыт кожухом, который необходимо снимать для изменения фокусировки с по­мощью кремальеры 2. Для предварительного ориентиро­вания используют коллиматорный визир 4. Лазер 3 (ОКГ-13) расположен в труав на одной оси с коллиматором.

На рис. 57 показана функциональная схема лазерной приставки ПЛ-Т на нивелир НЗ, реализующая второй вариант конструктивного исполнения. Основными ча­стями его являются зрительная труба /, оптический свето­вод 2 и лазер «3.

На рис. 58 изображен нивелир с вращающимся лазер­ным лучом «Геоплан-ЗОО». Основное назначение прибора — вынос в натуру точек с заданными отметками на значи­тельной площади. Приведение лазерного луча в горизон­тальное положение осуществляется автоматически с по­мощью ком 1 гепсатора.

Лазерный источник излучения в этом приборе нахо­дится в нижней части алюминиевой трубы <3, которая про­ходит через отверстие в головке штатива 5. Блок питания лазера размещен также в нижней части трубы. На верх­ней части трубы крепится корпус 2, в котором установлен электродвигатель с регулятором скорости вращения и механизмом компенсатора, обеспечивающего горизон­тальность плоскости излучения в пределах ±.10". Опти­ческая система, делящая лазерный пучок на две части и изменяющая направление распространения, расположена во вращающемся корпусе /, в который также вмонтирован уровень, предназначенный для грубой установки ин­струмента в отвесное положение. Прибор устанавливается на специальном штативе. Его установка в вертикальное положение производится при помощи трех подъемных винтов 4, расположенных на подставке. На алюминиевой трубе нанесены сантиметровые деления, по которым про­изводится регулировка высоты плоскости излучения. Частота вращения оптического устройства равна 10 об/с. Таким образом глаз наблюдателя, находящийся на го­ризонте вращающегося корпуса, увидит непрерывный свет, а находящийся выше или ниже увидит мигающий свет: 10 ярких и 10 слабых вспышек. Плоскость непрерыв­ного света фиксируется визуально или с помощью фото- приемного устройства и индикатора.

Поверки лазерных приборов первого конструктивного варианта исполнения полностью идентичны поверкам основного прибора.

Для лазерных приборов первого конструктивного ва­рианта основным условием является установка оси пучка излучения на место визирной оси основного прибора.