Com funcionen els mesuradors làser

Les enquestes de construcció i d'enginyeria relacionades no estan completes sense obres d'enginyeria-geodèsica. Aquí és on els dispositius de mesura làser resulten ser especialment útils, ja que us permeten resoldre de manera més eficaç els problemes rellevants. Els processos que tradicionalment es duen a terme amb nivells clàssics, teodolits, aparells de mesura lineal ara poden mostrar una major precisió i normalment es poden automatitzar.

Els mètodes de mesura geodèsica s'han desenvolupat significativament amb l'aparició de instruments de topografia làser. Punter làser és literalment visible, a diferència de l'eix objectiu del dispositiu, que facilita la planificació durant la construcció, el mesurament i el seguiment dels resultats. El feix s'orienta d'una determinada manera i serveix com a línia de referència, o es crea un pla, en relació al qual es poden fer mesures addicionals mitjançant indicadors fotoelèctrics especials o per indicació visual del feix.

A tot el món s'estan creant i millorant dispositius de mesura làser.Nivells làser de producció massiva, teodolits, accessoris per a ells, plomada, telèmetres òptics, taquiòmetres, sistemes de control de mecanismes constructius, etc.

Tan, làsers compactes es col·loquen en un sistema a prova de cops i a prova d'humitat del dispositiu de mesura, alhora que demostra una alta fiabilitat de funcionament i estabilitat de la direcció del feix. Normalment, el làser en aquest dispositiu s'instal·la paral·lel al seu eix d'orientació, però en alguns casos el làser està instal·lat al dispositiu, de manera que la direcció de l'eix s'estableix mitjançant elements òptics addicionals. El tub de mira s'utilitza per dirigir el feix.

Per reduir la divergència del raig làser, a sistema telescòpic, que redueix l'angle de divergència del feix en proporció al seu augment.

El sistema telescòpic també ajuda a formar un feix làser enfocat a centenars de metres de distància de l'instrument. Si l'augment del sistema telescòpic és, per exemple, trenta vegades, s'obtindrà un raig làser amb un diàmetre de 5 cm a una distància de 500 m.

Si es fa indicació visual del feix, després s'utilitza una pantalla amb una quadrícula de quadrats o cercles concèntrics i una barra d'anivellament per a les lectures. En aquest cas, la precisió de lectura depèn tant del diàmetre del punt de llum com de l'amplitud de l'oscil·lació del feix a causa de l'índex variable de refracció de l'aire.

La precisió de lectura es pot augmentar col·locant plaques de zona al sistema telescòpic: plaques transparents amb anells concèntrics alternatius (transparents i opacs) units a elles. El fenomen de la difracció divideix el feix en anells brillants i foscos. Ara la posició de l'eix de la biga es pot determinar amb alta precisió.

Quan s'utilitza indicació fotoelèctrica, utilitzen diferents tipus de sistemes fotodetectors. El més senzill és moure una fotocèl·lula al llarg d'un rail muntat verticalment o horitzontalment a través del punt de llum mentre es registra simultàniament el senyal de sortida. L'error en aquest mètode d'indicació arriba als 2 mm per 100 m.

Més avançats són els fotodetectors dobles, per exemple, dels fotodíodes dividits, que segueixen automàticament el centre del feix de llum i en registren la posició en el moment en què la il·luminació de les dues parts del receptor és idèntica. Aquí l'error a 100 m només arriba. 0,5 mm.

Quatre fotocèl·lules fixen la posició del feix al llarg de dos eixos i, a continuació, l'error màxim a 100 m és de només 0,1 mm. Els fotodetectors més moderns també poden mostrar informació en format digital per facilitar el processament de les dades rebudes.

La majoria de telèmetres làser produïts per la indústria moderna són pulsats. La distància es determina en funció del temps que triga el pols làser a arribar a l'objectiu i tornar. I com que es coneix la velocitat de l'ona electromagnètica en el medi de mesura, llavors el doble de la distància a l'objectiu és igual al producte d'aquesta velocitat i el temps mesurat.

Les fonts de radiació làser en aquests dispositius per mesurar distàncies de més d'un quilòmetre són potents làsers d'estat sòlid… Els làsers semiconductors s'instal·len en dispositius per mesurar distàncies des de diversos metres fins a diversos quilòmetres. L'abast d'aquests dispositius arriba als 30 quilòmetres amb un error en fraccions d'un metre.

S'aconsegueix una mesura de rang més precisa utilitzant el mètode de mesura de fase, que també té en compte la diferència de fase entre el senyal de referència i el que ha recorregut la distància mesurada, tenint en compte la freqüència de modulació de la portadora. Aquests són els anomenats telèmetres làser de faseoperant a freqüències de l'ordre de 750 MHz on làser d'arsenur de gal·li.

Els nivells làser d'alta precisió s'utilitzen, per exemple, en el disseny de pistes. Creen un pla de llum fent girar el raig làser. El pla està enfocat horitzontalment a causa de dos plans mútuament perpendiculars. L'element sensible es mou al llarg del pentagrama, i la lectura es realitza a la meitat de la suma dels límits de la zona en què el dispositiu receptor genera un senyal sonor. El rang de treball d'aquests nivells arriba als 1000 m amb un error de fins a 5 mm.

En els teodolits làser, l'eix del raig làser crea l'eix visible d'observació. Es pot dirigir directament al llarg de l'eix òptic del telescopi del dispositiu o paral·lel a aquest. Alguns accessoris làser us permeten utilitzar el telescopi de teodolit com a unitat de col·limació (per crear feixos paral·lels: eix de visió làser i tub) i comptar amb el propi dispositiu de lectura del teodolit.

Un dels primers broquets produïts per al teodolit OT-02 va ser el broquet LNOT-02 amb un làser de gas heli-neó amb una potència de sortida de 2 mW i un angle de divergència d'uns 12 minuts d'arc.

El làser amb el sistema òptic es va fixar paral·lel al telescopi de teodolit de manera que la distància entre l'eix del feix i l'eix d'orientació del teodolit fos de 10 cm.

El centre de la línia de la quadrícula del teodolit està alineat amb el centre del feix de llum a la distància requerida.Sobre l'objectiu del sistema de col·limació hi havia una lent cilíndrica que ampliava el feix i un sector amb un angle d'obertura de fins a 40 minuts d'arc per treballar simultàniament en punts situats a diferents altures dins de la disposició disponible del dispositiu.

Vegeu també: Com funcionen i funcionen els termòmetres làser