Электронно-оптический способ измерения расстояний Советский патент 1984 года по МПК G01C3/08 G01S17/32 

Изобретение относится к способам измерения расстояния, при геодезических и инженерно-геодезических работах.

В ряду электрооптических способов измерений, основанных на сравнении фаз амплитудно-модулированных световых потоков, прошедших измеряемое расстояние, широкое распространение получили способы, при которых амплитудную модуляцию осуществляют путем изменения плоскости поляризации С13.

Дальномеры с поляризационными модуляторами в СВЧ-диапазоне обеспечивают высокую точность измерения расстояний в диапазоне от нескольких сотен метров до нескольких километров. Однако их применение при измерении ломаных длин, когда в точках перегиба приходится устанавливать отражатели, наталкивается на серьезные трудности.

Известен способ измерения расстояний с помощью электрооптических дальномеров, оборудованных поляризационным модулятором с кристаллом КДР, который требует разворота кристалла вместе с источником света в соответствии с поворотом отклоняквдего зеркала на дистанции, а тем самым связан с определенным усложнением, и конструкция дальномера, и методики измерений Г 2.

Дальнейшее повышение точности измерений при использовании амплитудных модуляторов по плоскости поляризации ограничивается многочисленными факторами, характеризующими влияние внешних условий на поляризационное состояние.

Наиболее близким к изобретению яв.ляется электрооптичёский способ измерения расстояний, реализованный в известном дальномере с двумя модуляторами , в каждом из которых осущест вляется амплитудная модуляция ; двух встречных потоков одинаковой интенсивности, проходящих измерямое расстояние 3.

В дальнейшем на фазометре после соответствующих преобразований осуществляется сравнение фаз световых потоков, модулированных на частоте, равной разности частот обоих модуляторов. Вследствие использования амплитудных модуляторов к известному способу относятся все указанные ограничения по диапазону измеряемых расстояний, прежде всего при измерениях .длин ломаных линий..

Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых длин прямых и ломаных линий.

Цель достигается тем, что при осуществлении электрооптического способа измерения расстояния путем сравнения фаз двух световых пучков

одинаковой интенсивности, прошедших , измеряемое расстояние один навстречу другому и подвергшихся модуляции до и после прохождения измеряемого расстояния, каждый из встречных пучков

модулируют по фазе только один раз до или после прохождения измеряемого расстояния соответственно.

В предпочтительном варианте осуществления способа при сравнении фаз

0 встречных пучков измеряют разность L оптических путей этих пучков до Д , ЛИЧИНЫ, равной ц , О где АО- дли2 4

на световой волны, а п - произволь

5 ное целое число, по моменту достижения минимума интенсивности суммы сравниваемых светоылх пучков.

На чертеже приведена принципиальная схема дальномера, обеспечиваю щего реализацию предложенного способа.

Линейно поляризованный свет от лазера 1 разделяется на полупрозрачном зеркале 2 на два пучка одис- наковой интенсивности. Отраженный от зеркала 2 пучок направляется в моду лятор 3 с пьезокристаплом 4 в качестве электрооптического элемента.

Если падающий на кристалл свет поляризован линейно не вдоль направ ления ОХ, а вдоль одной из наведенных осей ох или ОУ, а направление распространения света и приложенное электрическое поле совпадают с оптической осью кристалла OZ, то в

5 кристалле не произойдет разделение света на две ортогональные компоненты, а скорость световой волны, поляризованной, например, вдоль оси ОХ, равна

.--C/n,(f.).

где WQ - показатель преломления обыкновенного луча;

электрооптический коэффициент;Е - напряженность электрического

поля.

Световой сигнал при этом приобретает на выходе из кристалла фазовую 3адержку о, которую, выразив через полуволновое напряжениеU-, можно

представить в виде

-4

Модулированный таким образом по фазе с частотой LUj с вето вой пучок направляется оптической системой 5 на дистанцию и, отразившись от отражателя 6, принимается оптической системой 7, пройдя таким образом дважды измеряемое расстояние, и зате отразиыиись от зеркала 8 и полупрозрачного зеркала 2, он направляется зеркалом 9 на фотоприемник 10.

1. ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ путем сравнения фаз двух световых пучков одинаковой интенсивности, прошедших измеряемое SU..J080012. A 3C5DG 01 С 3/08; Q 01 S 17/32 ----, Bern..,,,.,,. расстояние один навстречу другому и подвергшихся модуляции до и после прохождения изкюряемого расстояния, отличающий ся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых длин прямых и ломаных линий, каждый из встречных пучков моделируют по фазе только один раз до или поссле прохождения измеряемого расстояния соответственно. 2. Способ по п. 1, отличаю(ц и и с я тем, что при сравнении фаз встречных пучков измеряют разность t оптических путей двух встречных световых потоков до величины, равной 2. ,, 1де До - длина свето-р вой волш, an- произвольное целое ® число, по моменту достижения минимума интенсивности суммы сравниваемых световых пучков.