Como funcionam os medidores a laser

As pesquisas de construção e engenharia relacionadas não estão completas sem obras geodésicas de engenharia. É aqui que os dispositivos de medição a laser se mostram particularmente úteis, permitindo que você resolva com mais eficiência os problemas relevantes. Processos que são tradicionalmente realizados usando níveis clássicos, teodolitos, dispositivos de medição lineares agora podem mostrar maior precisão e geralmente podem ser automatizados.

Os métodos de medição geodésica se desenvolveram significativamente com o advento da instrumentos de levantamento a laser. Raio Laser é literalmente visível, ao contrário do eixo alvo do dispositivo, o que facilita o planejamento durante a construção, a medição e o monitoramento dos resultados. O feixe é orientado de uma determinada maneira e serve como uma linha de referência, ou é criado um plano, em relação ao qual medições adicionais podem ser feitas usando indicadores fotoelétricos especiais ou por indicação visual do feixe.

Dispositivos de medição a laser estão sendo criados e aprimorados em todo o mundo.Níveis de laser produzidos em massa, teodolitos, acessórios para eles, prumos, telêmetros ópticos, taqueômetros, sistemas de controle para mecanismos de construção, etc.

Então, lasers compactos são colocados em um sistema à prova de choque e à prova de umidade do dispositivo de medição, demonstrando alta confiabilidade de operação e estabilidade da direção do feixe. Normalmente, o laser em tal dispositivo é instalado paralelo ao seu eixo de mira, mas em alguns casos o laser é instalado no dispositivo, então a direção do eixo é definida usando elementos ópticos adicionais. O tubo de visão é usado para direcionar o feixe.

Para reduzir a divergência do feixe de laser, um sistema telescópico, que reduz o ângulo de divergência do feixe proporcionalmente ao seu aumento.

O sistema telescópico também ajuda a formar um feixe de laser focado a centenas de metros de distância do instrumento. Se a ampliação do sistema telescópico for, digamos, trinta vezes, será obtido um feixe de laser com um diâmetro de 5 cm a uma distância de 500 m.

Se feito indicação visual do feixe, então uma tela com uma grade de quadrados ou círculos concêntricos e uma haste de nivelamento são usadas para leituras. Nesse caso, a precisão da leitura depende tanto do diâmetro do ponto de luz quanto da amplitude de oscilação do feixe devido à variável índice de refração do ar.

A precisão da leitura pode ser aumentada colocando placas de zona no sistema telescópico - placas transparentes com anéis concêntricos alternados (transparentes e opacos) presos a elas. O fenômeno da difração divide o feixe em anéis claros e escuros. Agora a posição do eixo do feixe pode ser determinada com alta precisão.

ao usar indicação fotoelétrica, usam diferentes tipos de sistemas fotodetectores. A coisa mais simples é mover uma fotocélula ao longo de um trilho montado vertical ou horizontalmente ao longo do ponto de luz enquanto registra simultaneamente o sinal de saída. O erro neste método de indicação chega a 2 mm por 100 m.

Mais avançados são os fotodetectores duplos, por exemplo, de fotodiodos divididos, que rastreiam automaticamente o centro do feixe de luz e registram sua posição no momento em que a iluminação de ambas as partes do receptor é idêntica. Aqui, o erro a 100 m atinge apenas 0,5 mm.

Quatro fotocélulas fixam a posição do feixe ao longo de dois eixos e, então, o erro máximo a 100 m é de apenas 0,1 mm. Os fotodetectores mais modernos também podem exibir informações em formato digital para conveniência no processamento dos dados recebidos.

A maioria dos telêmetros a laser produzidos pela indústria moderna são pulsados. A distância é determinada com base no tempo que leva para o pulso do laser atingir o alvo e voltar. E como a velocidade da onda eletromagnética no meio de medição é conhecida, o dobro da distância até o alvo é igual ao produto dessa velocidade pelo tempo medido.

As fontes de radiação laser em tais dispositivos para medir distâncias superiores a um quilômetro são poderosas lasers de estado sólido… Lasers semicondutores são instalados em dispositivos para medir distâncias de vários metros a vários quilômetros. O alcance desses dispositivos chega a 30 quilômetros com um erro em frações de metro.

Uma medição de alcance mais precisa é obtida usando o método de medição de fase, que também leva em consideração a diferença de fase entre o sinal de referência e aquele que percorreu a distância medida, levando em consideração a frequência de modulação da portadora. Estes são os chamados telêmetros a laser de faseoperando em frequências da ordem de 750 MHz onde laser de arsenieto de gálio.

Níveis de laser de alta precisão são usados, por exemplo, no projeto de pistas. Eles criam um plano de luz girando o feixe de laser. O plano é focado horizontalmente devido a dois planos mutuamente perpendiculares. O elemento sensível se move ao longo da pauta e a leitura é realizada na metade da soma dos limites da área em que o dispositivo receptor gera um sinal sonoro. A faixa de trabalho de tais níveis atinge 1000 m com um erro de até 5 mm.

Em teodolitos a laser, o eixo do feixe de laser cria o eixo visível de observação. Pode ser direcionado diretamente ao longo do eixo óptico do telescópio do dispositivo ou paralelo a ele. Alguns acessórios de laser permitem que você use o próprio telescópio de teodolito como uma unidade de colimação (para criar feixes paralelos - laser e eixo de visão do tubo) e contar com o próprio dispositivo de leitura do teodolito.

Um dos primeiros bicos produzidos para o teodolito OT-02 foi o bico LNOT-02 com um laser de gás hélio-neon com uma potência de saída de 2 mW e um ângulo de divergência de cerca de 12 minutos de arco.

O laser com o sistema óptico foi fixado paralelamente ao telescópio de teodolito de modo que a distância entre o eixo do feixe e o eixo de mira do teodolito fosse de 10 cm.

O centro da linha de grade do teodolito está alinhado com o centro do feixe de luz na distância necessária.Na objetiva do sistema colimador havia uma lente cilíndrica que expandia o feixe e um setor com ângulo de abertura de até 40 minutos de arco para trabalho simultâneo em pontos localizados em diferentes alturas dentro da disposição disponível do aparelho.

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