專利名稱：一種新型激光自動(dòng)鉛直水平儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種使用投射液體盒的激光自動(dòng)鉛直水平儀。
背景技術(shù)：
在測量技術(shù)領(lǐng)域中，利用激光作為準(zhǔn)直光源的水平測量儀已得到較為普遍的應(yīng)用。在本實(shí)用新型以前的現(xiàn)有技術(shù)中，最為接近的技術(shù)是利用液體全反射的自動(dòng)安平激光水準(zhǔn)儀(專利號為ZL01213053.2)。該儀器的光學(xué)原理如圖1所示。從圖1中我們可以看出，當(dāng)液面傾角變化角度為a時(shí)，望遠(yuǎn)鏡入射光線夾角的變化為2na。由于望遠(yuǎn)鏡入射光線夾角的變化量大于液面傾角的變化量，因此不利于增大自動(dòng)安平的范圍。
針對上述現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型的目的在于，采用新的光學(xué)原理設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得這類儀器的自動(dòng)安平范圍增大，儀器的結(jié)構(gòu)更加合理緊湊，且能同時(shí)輸出鉛直和水平光束，進(jìn)行鉛直和水平測量。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的光學(xué)設(shè)計(jì)原理是這樣的(見圖2)當(dāng)液面傾斜時(shí)，液體形成了一個(gè)光楔，設(shè)楔角為a，由液體下部垂直入射的激光束在液體的上表面發(fā)生折射，根據(jù)折射定律有
nsina＝sin(a+a’)在小角度的情況下有na＝a+a’即a’＝(n-1)aa’即是望遠(yuǎn)鏡輸入光線與光軸的夾角，若望遠(yuǎn)鏡的角放大率為1/(n-1)，則由望遠(yuǎn)鏡(15)輸出的光束與光軸的夾角也為a，即始終與大地水準(zhǔn)面平行，從而達(dá)到自動(dòng)安平的目的。激光準(zhǔn)直光源(17)發(fā)出的準(zhǔn)直光束經(jīng)直角棱鏡(10)、透明液體(11)到達(dá)立方棱鏡(13)，立方棱鏡(13)將光束分為兩路，分別由兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡(14)、(15)射出，設(shè)液體的折射率為n，望遠(yuǎn)鏡(14)的角放大率為-1/(n-1)，望遠(yuǎn)鏡(15)的角放大率為1/(n-1)。且當(dāng)由液面射出的光束與液面法線重合時(shí)放大率為-1/(n-1)的望遠(yuǎn)鏡(14)射出的光束為鉛直光束，放大率為1/(n-1)的望遠(yuǎn)鏡(15)射出的光束為水平光束，則當(dāng)儀器有一較小傾角a時(shí)，望遠(yuǎn)鏡入射光線夾角的變化為a(n-1)，由于n＞1，a(n-1)＜2na，即本實(shí)用新型望遠(yuǎn)鏡入射光線夾角的變化量小于在先對比技術(shù)，從而在同樣的入射光瞳條件下本儀器的設(shè)計(jì)具有更大的自動(dòng)安平范圍，同時(shí)，由于本儀器的兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡的垂直安裝和立方棱鏡的設(shè)計(jì)，使得射出的光束能保持鉛直和水平，從而達(dá)到了同時(shí)自動(dòng)輸出鉛直和水平光束的目的。根據(jù)上述光學(xué)原理，所設(shè)計(jì)的本實(shí)用新型激光自動(dòng)鉛直水平儀具有棱鏡、準(zhǔn)直激光器、液體盒，其特征在于由直角棱鏡(10)、液體盒(12)、立方棱鏡(13)、望遠(yuǎn)鏡(14)、(15)、電池(16)、準(zhǔn)直激光器(17)組成；液體盒(12)內(nèi)裝有透明液體(11)；各部件固定在一個(gè)矩形外殼內(nèi)；液體盒(12)的上、下面為透明窗，下方裝有用于折疊光路的直角棱鏡(10)，上方裝有用于分光的立方棱鏡(13)；準(zhǔn)直激光器(17)安裝在直角棱鏡(10)右惻的水平位置；用于輸出角放大率為-1/(n-1)鉛直光束的望遠(yuǎn)鏡(14)和用于輸出角放大率為1/(n-1)水平光束的望遠(yuǎn)鏡(15)分別安裝在立方棱鏡(13)的正上方和右惻的水平位置。


圖1在先對比技術(shù)儀器結(jié)構(gòu)原理圖圖2本實(shí)用新型儀器結(jié)構(gòu)原理圖其中(1)激光器(2)、(8)玻璃窗、(3)液體盒(4)液體(5)、(6)、(7)反光鏡(9)望遠(yuǎn)鏡(10)直角棱鏡(11)液體(12)液體盒(13)立方棱鏡(14)、(15)望遠(yuǎn)鏡(16)電池(17)準(zhǔn)直激光器具體實(shí)施方式
使用本儀器時(shí)，首先接通電源，準(zhǔn)直激光器(17)發(fā)出準(zhǔn)直光束經(jīng)透明液體(11)、立方棱鏡(13)、望遠(yuǎn)鏡(14)、(15)射出。以望遠(yuǎn)鏡(15)為例，設(shè)液體的折射率為n。望遠(yuǎn)鏡的角放大率為1/(n-1)，且當(dāng)由液面射出的光束與液面法線重合時(shí)，經(jīng)望遠(yuǎn)鏡射出的光束為水平光束，則當(dāng)儀器有一較小傾角時(shí)，經(jīng)望遠(yuǎn)鏡射出的光束仍能保持水平，即架設(shè)儀器時(shí)不需調(diào)平或只需粗略調(diào)平，儀器即可工作，輸出一束可見的水平紅色激光束。在建筑施工、室內(nèi)裝修等場合用于指示水平基準(zhǔn)，如墻壁上的水平線，鋪設(shè)地面等。同樣道理，望遠(yuǎn)鏡(14)可輸出一條鉛垂的紅色激光束，用于施工中，作為鉛直基準(zhǔn)，如墻壁、煙囪的施工，或在安裝建筑上部的設(shè)備時(shí)進(jìn)行位置標(biāo)示。
權(quán)利要求1.一種新型激光自動(dòng)鉛直水平儀，具有棱鏡、準(zhǔn)直激光器、液體盒，其特征在于由直角棱鏡、液體盒、立方棱鏡、望遠(yuǎn)鏡、電池、準(zhǔn)直激光器組成；液體盒內(nèi)裝有透明液體；各部件固定在一個(gè)矩形外殼內(nèi)；液體盒的上、下面為透明窗，下方裝有用于折疊光路的直角棱鏡，上方裝有用于分光的立方棱鏡；準(zhǔn)直激光器安裝在直角棱鏡右惻的水平位置；用于輸出角放大率為-1/(n-1)鉛直光束的望遠(yuǎn)鏡和用于輸出角放大率為1/(n-1)水平光束的望遠(yuǎn)鏡分別安裝在立方棱鏡的正上方和右惻的水平位置。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種新型激光自動(dòng)鉛直水平儀，由直角棱鏡、液體盒、立方棱鏡、望遠(yuǎn)鏡、電池、準(zhǔn)直激光器組成，液體盒的上、下方分別裝有直角棱鏡和立方棱鏡，兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡分別安裝在立方棱鏡的正上方和右側(cè)的水平位置。同現(xiàn)有技術(shù)相比，自動(dòng)安平范圍增大，儀器的結(jié)構(gòu)更加合理緊湊，且能同時(shí)輸出鉛直和水平光束?？蓮V泛應(yīng)用于建筑施工、室內(nèi)裝修等墻壁上的水平線，鋪設(shè)地面的水平基準(zhǔn)和墻壁、煙囪施工鉛直基準(zhǔn)的指示。
文檔編號G01C5/00GK2539956SQ0222479
公開日2003年3月12日 申請日期2002年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月19日
發(fā)明者李忠科, 易亞星 申請人:中國人民解放軍第二炮兵工程學(xué)院技術(shù)開發(fā)中心