RU2724122C1 - Method of setting vertical of working laser beam in ballistic gravimeter - Google Patents

Method of setting vertical of working laser beam in ballistic gravimeter Download PDF

Info

Publication number
RU2724122C1
RU2724122C1 RU2019136289A RU2019136289A RU2724122C1 RU 2724122 C1 RU2724122 C1 RU 2724122C1 RU 2019136289 A RU2019136289 A RU 2019136289A RU 2019136289 A RU2019136289 A RU 2019136289A RU 2724122 C1 RU2724122 C1 RU 2724122C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser beam
vertical
working
working laser
auxiliary
Prior art date
Application number
RU2019136289A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Николаевич Калиш
Дмитрий Алексеевич Носов
Игорь Сергеевич Сизиков
Юрий Фёдорович Стусь
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН)
Priority to RU2019136289A priority Critical patent/RU2724122C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2724122C1 publication Critical patent/RU2724122C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V7/00—Measuring gravitational fields or waves; Gravimetric prospecting or detecting
    • G01V7/14—Measuring gravitational fields or waves; Gravimetric prospecting or detecting using free-fall time

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: gravimetry.SUBSTANCE: invention relates to gravimetry and is intended for setting vertical of working laser beam in ballistic gravimeter during high-precision absolute measurements of gravity force or its increment. Method for setting vertical of working laser beam is based on creation of reference basis of two auxiliary laser beams, interconnected with working laser beam, directed to angle reflector, deviated relative to working laser beam by equal but opposite directed angles. Determination of deviation of working laser beam from vertical is carried out by observation of mutual shift of image reflected from angle beam reflector on screen of visualiser during free fall of test body in ballistic laser gravimeter. Vertical setting is performed by correcting the direction of the working laser beam for alignment of differences in the value of displacement of auxiliary laser beams.EFFECT: high accuracy of setting the vertical of the laser beam in the ballistic gravimeter and reducing the error in measuring the absolute value of acceleration of gravity.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области разработки новых физических методов повышения точности метрологических измерений в технике, и, в частности, в области гравиметрии, и предназначено для выставления вертикали лазерного луча в баллистическом гравиметре при проведении высокоточных абсолютных измерений силы тяжести или ее приращений.The invention relates to the field of development of new physical methods for improving the accuracy of metrological measurements in engineering, and in particular in the field of gravimetry, and is intended to set the vertical of the laser beam in a ballistic gravimeter during high-precision absolute measurements of gravity or its increments.

Известно техническое решение для выставления вертикали лазерного луча в баллистических гравиметрах, где используется "жидкое зеркало" - кюветы, заполненные жидкостью с хорошей отражательной способностью (ртуть, спирт, масло и др.), (Патент США №5351122, «Absolute gravity inline measuring apparatus incorporating improved operating features» МПК G01P 15/093; G01V7/14, опубликован 27.09.1994), при этом, лазерный луч выставляется перпендикулярно горизонтальной поверхности жидкости. Это техническое решение используется в баллистических гравиметрах основанных как на способе свободного падения - так и в гравиметрах, основанных на симметричном способе измерений - Н. Hu, S. Svitlov, C. Rothleitner, J. Schafer, J.Zhang and L.J. Wang improvements of the MPG-2 transportable absolute ballistic gravimeter», Metrologia 47 (2010) 575-582; D'Agostino G, Desogus S, Germak A, Origlia C, Quagliotti D, Berrino G, Corrado G, d'Errico V and Ricciardi G «The new IMGC-02 transportable absolute gravimeter: measurement apparatus and applications in geophysics and volcanology». 2008. Ann. Geophys. 51 39-49.A technical solution is known for setting the vertical of the laser beam in ballistic gravimeters, where a "liquid mirror" is used - cuvettes filled with liquid with good reflectivity (mercury, alcohol, oil, etc.), (US Patent No. 5,351,122, "Absolute gravity inline measuring apparatus incorporating improved operating features »IPC G01P 15/093; G01V7 / 14, published 09/27/1994), while the laser beam is exposed perpendicular to the horizontal surface of the liquid. This technical solution is used in ballistic gravimeters based both on the free fall method and on gravimeters based on the symmetric measurement method - N. Hu, S. Svitlov, C. Rothleitner, J. Schafer, J. Zhang and L.J. Wang improvements of the MPG-2 transportable absolute ballistic gravimeter ", Metrologia 47 (2010) 575-582; D'Agostino G, Desogus S, Germak A, Origlia C, Quagliotti D, Berrino G, Corrado G, d'Errico V and Ricciardi G "The new IMGC-02 transportable absolute gravimeter: measurement apparatus and applications in geophysics and volcanology." 2008. Ann. Geophys. 51 39-49.

Недостатком известного технического решения является высокая чувствительность поверхности жидкости к вибросейсмическим помехам, вызывающим рябь на поверхности жидкости, препятствующую точному выставлению вертикали лазерного луча.A disadvantage of the known technical solution is the high sensitivity of the liquid surface to vibroseismic noise, causing ripples on the liquid surface, which prevents the precise vertical alignment of the laser beam.

Известно техническое решение, представленное в способе выставления вертикали рабочего лазерного луча, (Патент RU №2498356 «Способ выставления вертикали лазерного луча в баллистическом гравиметре и устройство для его осуществления», МПК G01V 7/14, опубликовано 10.11.2013 г.) и выбранное в качестве прототипа, где осуществляется регистрация смещения изображения лазерного луча, отраженного от установленного на свободно падающем теле уголкового отражателя, в процессе его падения.A technical solution is known, presented in the method of setting the vertical of the working laser beam, (Patent RU No. 2498356 "Method for setting the vertical of the laser beam in a ballistic gravimeter and device for its implementation", IPC G01V 7/14, published November 10, 2013) and selected in as a prototype, where the registration of the displacement of the image of the laser beam reflected from the angular reflector mounted on the freely falling body is carried out during its fall.

Способ выставления вертикали лазерного луча в баллистическом гравиметре основан на двух физических эффектах, а именно: а) свободно падающее тело всегда движется по направлению вертикали и б) луч, выходящий из уголкового отражателя, всегда параллелен входящему лучу. Из этого следует, что если направление лазерного луча совпадает с вертикалью, то луч, приходящий из уголкового отражателя во время его свободного падения, всегда попадает в одну и ту же точку визуализатора, а если направление лазерного луча не совпадает с вертикалью, то приходящий луч при свободном падении уголкового отражателя смещается относительно своего начального положения на визуализаторе. При начале движения свободно падающего тела из стартового положения пробное тело испытывает воздействие бокового импульса удерживающего устройства. Вследствие воздействия бокового импульса, который задает пробному телу начальную горизонтальную скорость при начале движения свободно падающего тела из стартового положения, возникает дополнительное смещение изображения луча, линейно зависящее от времени свободного падения, тогда как смещение изображения луча, обусловленное отклонением луча от вертикали, представляется квадратичной функцией времени падения. В связи с этим для реализации способа производят регистрацию траектории смещения измерительного (рабочего) луча, отраженного от уголкового отражателя в процессе свободного падения тела, осуществляя покадровую обработку видеозаписи траектории смещения измерительного луча. Для разделения линейных и квадратичных составляющих смещения изображения измерительного луча используется алгоритм вычисления на основе регрессионного анализа и определение отклонения измерительного луча от вертикали производится по функциональной зависимости смещения от угла отклонения измерительного луча от вертикали.The method of setting the vertical of the laser beam in a ballistic gravimeter is based on two physical effects, namely: a) a freely falling body always moves in the vertical direction and b) the beam leaving the corner reflector is always parallel to the incoming beam. It follows that if the direction of the laser beam coincides with the vertical, then the beam coming from the corner reflector during its free fall always falls at the same point of the visualizer, and if the direction of the laser beam does not coincide with the vertical, then the incoming beam at the free fall of the corner reflector shifts relative to its initial position on the visualizer. At the beginning of the movement of a freely falling body from the starting position, the test body is affected by the lateral impulse of the holding device. Due to the influence of the lateral impulse, which sets the test body to the initial horizontal speed at the beginning of the movement of the freely falling body from the starting position, an additional displacement of the beam image occurs, which linearly depends on the time of free fall, while the displacement of the beam image due to the deviation of the beam from the vertical appears to be a quadratic function fall time. In this regard, to implement the method, the displacement trajectory of the measuring (working) beam is reflected, reflected from the corner reflector during the free fall of the body, by frame-by-frame processing of video recording of the displacement trajectory of the measuring beam. To separate the linear and quadratic components of the displacement of the image of the measuring beam, a calculation algorithm based on regression analysis is used and the deviation of the measuring beam from the vertical is determined by the functional dependence of the offset on the angle of deviation of the measuring beam from the vertical.

Недостатком известного решения является высокая чувствительность к воздействию бокового импульса, который задает пробному телу начальную горизонтальную скорость при начале движения свободно падающего тела из стартового положения.A disadvantage of the known solution is the high sensitivity to the effects of the lateral impulse, which sets the test body to the initial horizontal speed at the beginning of the movement of the freely falling body from the starting position.

Перед авторами ставилась задача разработать способ выставления вертикали рабочего лазерного луча в баллистическом гравиметре обеспечивающий высокоточное определение абсолютного значения ускорения силы тяжести.The authors were tasked with developing a method for setting the vertical of the working laser beam in a ballistic gravimeter that provides a high-precision determination of the absolute value of the acceleration of gravity.

Поставленная задача решается тем, что в способе выставления вертикали рабочего лазерного луча в баллистическом гравиметре включающий направление лазерного луча от источника излучения на уголковый отражатель, который закреплен на свободнопадающем пробном теле баллистического гравиметра, определение величины и направления угла отклонения от вертикали рабочего лазерного луча в процессе свободного падения пробного тела в баллистическом гравиметре, выполнение коррекции направления рабочего лазерного луча дополнительно формируют расщеплением рабочего лазерного луча реперный базис из первого вспомогательного лазерного луча и второго вспомогательного лазерного луча, взаимосвязанных с рабочим лазерным лучом, при этом первый вспомогательный лазерный луч направляется на уголковый отражатель с отклонением на заданный угол относительно рабочего лазерного луча, а второй вспомогательный лазерный луч направляется на уголковый отражатель с отклонением на точно такой же по величине, но противоположно направленный угол относительно рабочего лазерного луча, а определение величины и направления угла отклонения от вертикали рабочего лазерного луча производят посредством наблюдения взаимного смещения изображения от уголкового отражателя рабочего лазерного луча, первого вспомогательного лазерного луча и второго вспомогательного лазерного луча посредством визуализатора в процессе свободного падения пробного тела в баллистическом гравиметре, выставление вертикали рабочего лазерного луча производят, корректируя его направление посредством выравнивания разности величины смещения изображения первого вспомогательного лазерного луча и второго вспомогательного лазерного луча.The problem is solved in that in the method of setting the vertical of the working laser beam in a ballistic gravimeter, including the direction of the laser beam from the radiation source to the corner reflector, which is mounted on the free-fall test body of the ballistic gravimeter, determining the magnitude and direction of the angle of deviation from the vertical of the working laser beam in the process of free the incidence of the test body in a ballistic gravimeter, the correction of the direction of the working laser beam is additionally formed by splitting the working laser beam, the reference basis of the first auxiliary laser beam and the second auxiliary laser beam, interconnected with the working laser beam, while the first auxiliary laser beam is directed to the corner reflector with a deviation at a given angle relative to the working laser beam, and the second auxiliary laser beam is directed to the corner reflector with a deviation of exactly the same magnitude, but opposite to the right angle relative to the working laser beam, and determining the magnitude and direction of the angle of deviation from the vertical of the working laser beam is made by observing the mutual displacement of the image from the corner reflector of the working laser beam, the first auxiliary laser beam and the second auxiliary laser beam by means of a visualizer during the free fall of the test body in a ballistic gravimeter, the vertical alignment of the working laser beam is produced by adjusting its direction by aligning the difference in the magnitude of the image shift of the first auxiliary laser beam and the second auxiliary laser beam.

Технический эффект заявляемого способа заключается в повышении точности выставления вертикали лазерного луча в баллистическом гравиметре и уменьшении погрешности измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести.The technical effect of the proposed method is to increase the accuracy of the vertical alignment of the laser beam in a ballistic gravimeter and reduce the measurement error of the absolute value of the acceleration of gravity.

Кроме того, расширяется область применения заявляемого способа путем использования его в устройствах, содержащих лазерный луч и уголковый отражатель.In addition, the scope of the proposed method is expanding by using it in devices containing a laser beam and an angular reflector.

На фиг. 1 представлена схема, поясняющие работу заявляемого способа выставления вертикали рабочего лазерного луча в баллистическом гравиметре при точном выставлении вертикали рабочего лазерного луча, где 1 - источник излучения, 2 - расщепитель рабочего лазерного луча, 3 - уголковый отражатель, 4 - стартовое положение уголкового отражателя, 5 - финишное положение уголкового отражателя, 6 - рабочий лазерный луч, 7 - первый вспомогательный лазерный луч, 8 - второй вспомогательный лазерный луч, 9 - визуализатор, 10 - смещение изображения первого вспомогательного лазерного луча, 11 - смещение изображения второго вспомогательного лазерного луча, 12 - путь, пройденный свободно падающим телом из стартового положения в финишное положение.In FIG. 1 is a diagram explaining the operation of the proposed method of setting the vertical of the working laser beam in a ballistic gravimeter with the exact vertical position of the working laser beam, where 1 is the radiation source, 2 is the splitter of the working laser beam, 3 is the corner reflector, 4 is the starting position of the corner reflector, 5 - final position of the corner reflector, 6 - working laser beam, 7 - first auxiliary laser beam, 8 - second auxiliary laser beam, 9 - visualizer, 10 - image shift of the first auxiliary laser beam, 11 - image shift of the second auxiliary laser beam, 12 - the path traveled by a freely falling body from the starting position to the finishing position.

На фиг. 2 представлена схема, поясняющие работу заявляемого способа выставления вертикали рабочего лазерного луча в баллистическом гравиметре при наличии отклонения рабочего лазерного луча от вертикали, где 1 - источник излучения, 2 - расщепитель рабочего лазерного луча, 3 - уголковый отражатель, 4 - стартовое положение уголкового отражателя, 5 - финишное положение уголкового отражателя, 6 - рабочий лазерный луч, 7 - первый вспомогательный лазерный луч, 8 - второй вспомогательный лазерный луч, 9 - визуализатор, 10 -смещение изображения первого вспомогательного лазерного луча, 11 - смещение изображения второго вспомогательного лазерного луча, 12 - путь, пройденный свободно падающим телом из стартового положения в финишное положение, 13 - смещение изображения рабочего лазерного луча.In FIG. 2 is a diagram explaining the operation of the proposed method for setting the vertical of the working laser beam in a ballistic gravimeter if there is a deviation of the working laser beam from the vertical, where 1 is the radiation source, 2 is the splitter of the working laser beam, 3 is the corner reflector, 4 is the starting position of the corner reflector, 5 - finish position of the corner reflector, 6 - working laser beam, 7 - first auxiliary laser beam, 8 - second auxiliary laser beam, 9 - visualizer, 10 - image shift of the first auxiliary laser beam, 11 - image shift of the second auxiliary laser beam, 12 - the path traveled by a freely falling body from the starting position to the finishing position, 13 - the offset image of the working laser beam.

Заявляемый способ выставления вертикали рабочего лазерного луча в баллистическом гравиметре реализуется следующим образом: лазерный луч от источника излучения 1 направляется на уголковый отражатель 3, при этом, в отличие от прототипа, дополнительно формируется реперный базис из первого вспомогательного лазерного луча 7 и второго вспомогательного лазерного луча 8 взаимосвязанных с рабочим лазерным лучом 6, образуя в одномерном случае систему из трех лазерных лучей в соответствие с изображением на фиг. 1. и фиг. 2. При этом первый вспомогательный лазерный луч 7 направляется на уголковый отражатель 3 с отклонением на заданный угол ϕ относительно рабочего лазерного луча 6, а второй вспомогательный лазерный луч 8 направляется на уголковый отражатель 3 с отклонением на точно такой же по величине, но противоположно направленный угол - ϕ относительно рабочего лазерного луча 6. Реперный базис, например, можно образовать путем простого расщепления рабочего лазерного луча 6 расщепителем рабочего лазерного луча 2. При свободном падении пробного тела, на котором закреплен уголковый отражатель 3, за время его движения на экране визуализатора 9, в общем случае, будет наблюдаться перемещение изображения всех трех лазерных лучей, рабочего лазерного луча 6, первого вспомогательного лазерного луча 7 и второго вспомогательного лазерного луча 8, отраженных уголковым отражателем 3 относительно начального положения лучей при нахождении уголкового отражателя 3 в стартовом положении 4. Уголковый отражатель 3, который закреплен на свободнопадающем пробном теле баллистического гравиметра, проходит путь 11 от стартового положения уголкового отражателя 4 до финишного положения уголкового отражателя 5 в конце свободного падения. При этом зависимость величины смещения изображения отраженных от уголкового отражателя 3 трех лазерных лучей, за время свободного падения пробного тела, из стартового положения уголкового отражателя 4 в финишное положение уголкового отражателя 5 представляется в виде:The inventive method of setting the vertical of the working laser beam in a ballistic gravimeter is implemented as follows: the laser beam from the radiation source 1 is directed to the corner reflector 3, while, unlike the prototype, a reference basis is additionally formed from the first auxiliary laser beam 7 and the second auxiliary laser beam 8 interconnected with the working laser beam 6, forming in a one-dimensional case a system of three laser beams in accordance with the image in FIG. 1. and FIG. 2. In this case, the first auxiliary laser beam 7 is directed to the corner reflector 3 with a deviation by a predetermined angle ϕ relative to the working laser beam 6, and the second auxiliary laser beam 8 is directed to the corner reflector 3 with a deviation of exactly the same size, but in the opposite direction - ϕ relative to the working laser beam 6. The reference basis, for example, can be formed by simply splitting the working laser beam 6 with a splitter of the working laser beam 2. When the test body, on which the corner reflector 3 is mounted, is free to fall during its movement on the visualizer screen 9, in general, there will be a movement of the image of all three laser beams, the working laser beam 6, the first auxiliary laser beam 7 and the second auxiliary laser beam 8, reflected by the corner reflector 3 relative to the initial position of the rays when the corner reflector 3 is in the starting position 4. Corner reflector 3 which th is fixed on a free-fall test body of a ballistic gravimeter, it passes a path 11 from the starting position of the corner reflector 4 to the final position of the corner reflector 5 at the end of free fall. The dependence of the magnitude of the displacement of the image reflected from the corner reflector 3 of the three laser beams during the free fall of the test body from the starting position of the corner reflector 4 to the final position of the corner reflector 5 is presented in the form:

S1(t)=2Htanγ+υxt,S 1 (t) = 2Htanγ + υ x t,

S2(t)=2Htan(γ+ϕ)+υxt,S 2 (t) = 2Htan (γ + ϕ) + υ x t,

S3(t)=2Htan(γ-ϕ)+υxt,S 3 (t) = 2Htan (γ-ϕ) + υ x t,

H=gt2/2+υzt,H = gt 2/2 + υ z t,

где S1 - смещение изображения рабочего лазерного луча 13, S2 - смещение изображения первого вспомогательного лазерного луча 10, S3 - смещение изображения второго вспомогательного лазерного луча 11, Н - путь, пройденный свободнопадающим пробным телом за время t, g - значение ускорения силы тяжести на данном пункте, υz - компонента начальной скорости движения уголкового отражателя 3 по вертикали, υx - компонента начальной скорости движения уголкового отражателя 3 в горизонтальном направлении, обусловленная воздействием бокового импульса, γ - угол отклонения рабочего лазерного луча 6 от вертикали, ϕ - величина угла отклонения вспомогательных лазерных лучей относительно рабочего лазерного луча 6.where S 1 is the image displacement of the working laser beam 13, S 2 is the image displacement of the first auxiliary laser beam 10, S 3 is the image displacement of the second auxiliary laser beam 11, N is the path traveled by the free-fall test body in time t, g is the force acceleration value gravity at this point, υ z is the component of the initial velocity of the angular reflector 3 in the vertical direction, υ x is the component of the initial velocity of the angular reflector 3 in the horizontal direction due to the lateral impulse, γ is the angle of deviation of the working laser beam 6 from the vertical, ϕ - the angle of deviation of the auxiliary laser beams relative to the working laser beam 6.

Рассмотрим разности, представляющие собой отличия в смещении изображения первого вспомогательного лазерного луча 7 и второго вспомогательного лазерного луча 8 от изображения рабочего лазерного луча 6:Consider the differences representing the differences in the displacement of the image of the first auxiliary laser beam 7 and the second auxiliary laser beam 8 from the image of the working laser beam 6:

ΔS1=S2(t)-S1(t)=2H[tan(γ+ϕ)-tanγ],ΔS 1 = S 2 (t) -S 1 (t) = 2H [tan (γ + ϕ) -tanγ],

ΔS2=S2(t)-S1(t)=2Htan(γ-ϕ)-tanγ].ΔS 2 = S 2 (t) -S 1 (t) = 2Htan (γ-ϕ) -tanγ].

Сразу отметим, что разности ΔS1 и ΔS2 уже не содержат компоненты начальной скорости движения уголкового отражателя 3 в горизонтальном направлении υx и, следовательно, не зависят от воздействия бокового импульса. Далее, если рабочий лазерный луч 6 выставлен вертикально, т.е.γ=0, тоImmediately, we note that the differences ΔS 1 and ΔS 2 no longer contain the components of the initial velocity of the angular reflector 3 in the horizontal direction υ x and, therefore, are independent of the influence of the lateral impulse. Further, if the working laser beam 6 is aligned vertically, i.e., γ = 0, then

ΔS1=2Htanϕ,ΔS 1 = 2Htanϕ,

ΔS2=2Htan(-ϕ)=-2Htanϕ,ΔS 2 = 2Htanϕ-2Htanϕ

и при свободном падении пробного тела, с закрепленным на нем уголковым отражателем 3, разности ΔS1 и ΔS2 оказываются равными по величине, но противоположно направленными. В общем случае, если направление рабочего лазерного луча 6 не совпадает с вертикалью, γ≠0, то в смещении изображения рабочего лазерного луча 13 (Фиг. 2) появляется компонента 2Htanγ, приводящая к тому, что ΔS1≠ΔS2, именно отличия в разностях ΔS1 и ΔS2 характеризуют направление и величину отклонения рабочего лазерного луча 6 от вертикали, Корректировкой направления рабочего лазерного луча 6 производится выравнивание разностей ΔS1 и ΔS2, обеспечивая тем самым выставление рабочего лазерного луча 6 в вертикаль.and with free fall of the test body, with an angular reflector 3 fixed on it, the differences ΔS 1 and ΔS 2 are equal in magnitude, but oppositely directed. In the general case, if the direction of the working laser beam 6 does not coincide with the vertical, γ ≠ 0, then the component 2Htanγ appears in the image shift of the working laser beam 13 (Fig. 2), which leads to the fact that ΔS 1 ≠ ΔS 2 , namely the differences in the differences ΔS 1 and ΔS 2 characterize the direction and magnitude of the deviation of the working laser beam 6 from the vertical, Adjusting the direction of the working laser beam 6 equalizes the differences ΔS 1 and ΔS 2 , thereby ensuring that the working laser beam 6 is aligned vertically.

В заявляемом способе выставления вертикали рабочего лазерного луча 6 в баллистическом гравиметре в отличие от прототипа нет необходимости в покадровой регистрации, достаточно фиксировать положение изображения рабочего лазерного луча 6, первого вспомогательного лазерного луча 7 и второго вспомогательного лазерного луча 8 только в стартовом положении уголкового отражателя 4 и финишном положении уголкового отражателя 5.In the inventive method of setting the vertical of the working laser beam 6 in a ballistic gravimeter, unlike the prototype, there is no need for frame-by-frame registration, it is enough to fix the image position of the working laser beam 6, the first auxiliary laser beam 7 and the second auxiliary laser beam 8 only in the starting position of the corner reflector 4 and finish position of the corner reflector 5.

В заявляемом способе выставления вертикали рабочего лазерного луча в баллистическом гравиметре в отличие от прототипа автоматически устраняется влияние горизонтальной начальной скорости обусловленной действием бокового импульса, задающего пробному телу начальную горизонтальную скорость при начале движения свободнопадающего пробного тела из стартового положения. При этом в отличие от прототипа отпадает необходимость в применении сложного вычислительного алгоритма, осуществляющего покадровую обработку траектории смещения лазерного луча для разделения линейной и квадратичной составляющих движения. Таким образом, достигается заявляемый технический эффект.In the inventive method of setting the vertical of the working laser beam in a ballistic gravimeter, in contrast to the prototype, the influence of the horizontal initial velocity due to the action of a lateral impulse that sets the test body to the initial horizontal speed when the free-fall test body moves from the starting position is automatically eliminated. At the same time, unlike the prototype, there is no need to use a complex computational algorithm that performs frame-by-frame processing of the displacement path of the laser beam to separate the linear and quadratic components of motion. Thus, the claimed technical effect is achieved.

Claims (1)

Способ выставления вертикали рабочего лазерного луча в баллистическом гравиметре включающий направление лазерного луча от источника излучения на уголковый отражатель, который закреплен на свободнопадающем пробном теле баллистического гравиметра, определение величины и направления угла отклонения от вертикали рабочего лазерного луча в процессе свободного падения пробного тела в баллистическом гравиметре, выполнение коррекции направления рабочего лазерного луча, отличающийся тем, что дополнительно формируют расщеплением рабочего лазерного луча реперный базис из первого вспомогательного лазерного луча и второго вспомогательного лазерного луча, взаимосвязанных с рабочим лазерным лучом, при этом первый вспомогательный лазерный луч направляется на уголковый отражатель с отклонением на заданный угол относительно рабочего лазерного луча, а второй вспомогательный лазерный луч направляется на уголковый отражатель с отклонением на точно такой же по величине, но противоположно направленный угол относительно рабочего лазерного луча, а определение величины и направления угла отклонения от вертикали рабочего лазерного луча производят посредством наблюдения взаимного смещения изображения от уголкового отражателя рабочего лазерного луча, первого вспомогательного лазерного луча и второго вспомогательного лазерного луча посредством визуализатора в процессе свободного падения пробного тела в баллистическом гравиметре, выставление вертикали рабочего лазерного луча производят, корректируя его направление посредством выравнивания разности величины смещения изображения первого вспомогательного лазерного луча и второго вспомогательного лазерного луча.A method for setting the vertical of the working laser beam in a ballistic gravimeter including the direction of the laser beam from the radiation source to the corner reflector, which is mounted on the free-fall test body of the ballistic gravimeter, determining the magnitude and direction of the angle of deviation from the vertical of the working laser beam in the process of free fall of the test body in the ballistic gravimeter, performing directional correction of the working laser beam, characterized in that it further forms a reference basis of the first auxiliary laser beam and the second auxiliary laser beam, interconnected with the working laser beam, by splitting the working laser beam, wherein the first auxiliary laser beam is directed to the angle reflector with a deviation of a predetermined the angle relative to the working laser beam, and the second auxiliary laser beam is directed to the corner reflector with a deviation of exactly the same size, but the opposite direction from relative to the working laser beam, and the magnitude and direction of the angle of deviation from the vertical of the working laser beam is determined by observing the mutual displacement of the image from the corner reflector of the working laser beam, the first auxiliary laser beam and the second auxiliary laser beam by means of a visualizer during the free fall of the test body in a ballistic gravimeter vertical alignment of the working laser beam is made by adjusting its direction by aligning the difference in the magnitude of the image shift of the first auxiliary laser beam and the second auxiliary laser beam.
RU2019136289A 2019-11-11 2019-11-11 Method of setting vertical of working laser beam in ballistic gravimeter RU2724122C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019136289A RU2724122C1 (en) 2019-11-11 2019-11-11 Method of setting vertical of working laser beam in ballistic gravimeter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019136289A RU2724122C1 (en) 2019-11-11 2019-11-11 Method of setting vertical of working laser beam in ballistic gravimeter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2724122C1 true RU2724122C1 (en) 2020-06-22

Family

ID=71135771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019136289A RU2724122C1 (en) 2019-11-11 2019-11-11 Method of setting vertical of working laser beam in ballistic gravimeter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2724122C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101156358B1 (en) * 2010-06-01 2012-06-13 고려대학교 산학협력단 Absolute gravimeter using high resolution optical interferometer with parallel multiple pass configuration
RU2498356C1 (en) * 2012-05-23 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) Method of inserting laser beam vertical line in ballistic gravimeter and apparatus for realising said method
RU2545311C1 (en) * 2013-12-10 2015-03-27 Анатолий Борисович Попов Device for determination of location vertical
RU2554596C1 (en) * 2013-12-16 2015-06-27 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" Ballistic gravity meter
CN204631269U (en) * 2015-04-23 2015-09-09 浙江大学 High precision absolute gravimeter optics frequency multiplier type laser interference system and application
CN105911605B (en) * 2016-06-14 2018-01-12 浙江大学 A kind of closed signal acquisition method in optical interference formula gravimeter
CN104808254B (en) * 2015-04-23 2018-04-10 浙江大学 High-precision absolute gravimeter optics frequency multiplier type laser interference system and application

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101156358B1 (en) * 2010-06-01 2012-06-13 고려대학교 산학협력단 Absolute gravimeter using high resolution optical interferometer with parallel multiple pass configuration
RU2498356C1 (en) * 2012-05-23 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) Method of inserting laser beam vertical line in ballistic gravimeter and apparatus for realising said method
RU2545311C1 (en) * 2013-12-10 2015-03-27 Анатолий Борисович Попов Device for determination of location vertical
RU2554596C1 (en) * 2013-12-16 2015-06-27 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" Ballistic gravity meter
CN204631269U (en) * 2015-04-23 2015-09-09 浙江大学 High precision absolute gravimeter optics frequency multiplier type laser interference system and application
CN104808254B (en) * 2015-04-23 2018-04-10 浙江大学 High-precision absolute gravimeter optics frequency multiplier type laser interference system and application
CN105911605B (en) * 2016-06-14 2018-01-12 浙江大学 A kind of closed signal acquisition method in optical interference formula gravimeter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103822703A (en) Unsmooth dynamic compensation method for ultralow-frequency horizontal vibration table guide rail
CA2878687C (en) Interferometric gradiometer apparatus and method
US10018647B2 (en) Velocity interferometer for any reflector with variable sensitivity range and time resolution
Kuroda et al. Limits on a possible composition-dependent force by a Galilean experiment
Šiaudinytė et al. Uncertainty evaluation of trigonometric method for vertical angle calibration of the total station instrument
RU2724122C1 (en) Method of setting vertical of working laser beam in ballistic gravimeter
RU2548115C1 (en) Platform-free navigation complex with inertial orientation system built around coarse sensors and method of correction of its inertial transducers
RU2577806C1 (en) Method of calibrating accelerometric three-axis inclinometer
US9500766B2 (en) Interferometric gravimeter apparatus and method
RU2498356C1 (en) Method of inserting laser beam vertical line in ballistic gravimeter and apparatus for realising said method
EP4127733B1 (en) Vibration remote sensor based on speckles tracking, which uses an optical-inertial accelerometer, and method for correcting the vibrational noise of such a sensor
RU2386107C1 (en) Independent method of determining initial orientation of instrument coordinate system of gimballess inertial unit of controlled object relative base coordinate system
RU2663542C1 (en) Interferometer of absolute gravimeter
CN108663066A (en) A kind of theodolite calibrating installation
RU2491504C2 (en) Method of determining radius of curvature of concave optical spherical surface by optical ranging
CN105222726B (en) Photon flux method rolling angle measurement device and method based on multipass half wave plate
RU2810718C1 (en) Device for measuring the angle of tilt
RU2777147C1 (en) Method for location of radiation source from board aircraft
Kamugasa et al. PACMAN study of FSI and micro-triangulation for the pre-alignment of CLIC
RU2544262C2 (en) Method to measure acceleration of free fall on movable object
SU1132275A1 (en) Device for measuring gravity force acceleration
Lavrov et al. Two-wave laser displacement meter
RU1400226C (en) Method of measuring twist of object
Yatsyshyn et al. Calibration of the Ultrasonic Sensor-Range Finder by the Laser Interferometer
Qin et al. Gaussian beam effect on equivalence principle test using free-fall interferometry