Светодальномер Советский патент 1993 года по МПК G01C3/06 

JfSi

сл

00

сл ю

Иэобретение относится к СВЧ-фаэо- bN светодальномерам.

Целью изобретения является однозначное измерение дальности без перестроек и расчетов и повышение точности.

На чертеже изображена структур- . ная схема светодальномера. :

Передающая часть светодальномера содержит один высокочастотный гене- атор 1 пвр|вой масштабной частоты, вьссод которого подключен к резонатоу электронно-оптического модулятоа 2, связанного оптически с лазерным генератором (лазером) 3.

В резонатор модулятора введены ва других высокочастотных генератоа колебаний второй и третий масштабных частот от двух фазокомпенсацион- ных блоков 4 и 5 однополосной модуяции с нужным разносами частот. На один вход первого блока подключен енератор высокой частоты 1, а на втор ой его вход - первый низкочастот- йьй генератор 6 второй масштабной астоты. На один вход второго фазо- компенсационного блока 5 третьей масштабной частоты подключен выход первого фазокомпенсационного блока 4, а на другой его вход - второй низко- частотньй генератор 7.

Приемная часть содержит электрон- но-оптиче,ский демодулятор 8, на вход которого поступают модулированн|)1Й отраженный сигнал и три опорных высокочастотных колебаний с трех других фазокомпенсационных блоков 9,10 и 11 однополосной модуляции.

Для формирования опорных колебаний первой масштабной частоты один вход третьего фазокомпенсационного блока 9 подключен к выходу генератора высокой частоты I, другой его вход - к второму низкочастотному генератору 7 опорных колебаний.

Для формирования опорного колебания второй масштабной частоты один ВХОД четвертого фазокомпенсационного блока 10 подключен к выходу первого фазокомпенсационного блока Л, а другой - к выходу удвоителя 12 низкой частоты.

Для формирования опорных колебаний третьей масштабной частоты один вход пятого фазокомпенсационного блока 11 подключен к выходу второго фазрком- пенЬационного блока 5, а другой - к выходу утроителя 13 низкой частоты.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

На выходе злектронно-оптического демодулятора 8 включен фотозлект- ронный умножитель 14, линейный усилитель 15, на выходе которого имеются три полосовых узкополосных фильтра 16-18. Причем, с целью достижения высокой точности измерений, выход первого фильтра 16 подключен непосредственно к входу первого фазометра,- а с целью расширения Предела однозначного измерения дальности выходы первого 16 и второго 17 фильтров подключены к первому вспомогательному смесителю 19, а выходы второго и третьего фильтров 17,18 подключены к второму вспомогательному смесителю 20 Для формирования сигналов одинаковой частоты на входах всех трех счетчиков.

Для получения одинаковых входных частот фазометров 21, 22 и 23 на входы фазометров 22 и 23 подаются когерентные колебания от двух вспомога- тельньк смесителей 24 и 25. Вход первого смесителя 24 подключен к выходу второго низкочастотного генератора 7 масштабных частот и к выходу удвоителя 12, . а вход второго смесителя 25 подключен к выходу третьего удвоителя 12 масштабных частот и к выходу утроителя 13. . Для достижения непосредственного визуального отсчета однозначной дапь- иости и с требуемой точностью, вьра- женной в десятичной цифровой форме на выходе, в качестве фазометров использованы три быстродействующих трехразрядных цифровых счетчика 21- 23.

Светодальномер работает следующим образом.

( .

На вход электронно-оптического модулятора 2, через который пропускается оптический луч лазеру 3, одновременно поступают высокочастотные копебан(ш трех масштабных частот от генератора 1 первой масштабной частоты и от двух фазокомпенсационных блоков 4 и 5 однополосной модуляции, формирующих колебания второй и третьей- масш1 абных частот с нужным разносом частот.

Для формирования второй масштабной частоты фазокомпексационным методом на один вход первого фазокомпенсационного блока 4 подаются колебания высокочастотного генератора 1, а на

втрррй вход - колебания низкочастотного генератора 6.

Для формирования третьей масштабной частоты этим же методом на один вход второго фазокомпенСационного бло ка 5 подаются высокочастотные колебания с выхода первого блока 4, а на другой его вход - низкочастотные колебания генератора 7.

Колебания масштабных частот,введенные в резонатор модулятора, модулируют световой лазерный луч и после отражения от объекта поступают на вход элekтpoннo-oптичecкoгo.демоду- лятора 8. Для осуществления .преобразования масштабных частот в промежу- точнук частоту в, резонатор электрон- но-оп.тического демодулятора введены три опорных высокочастотных коле- бания от трех других фазокомпенсаци- онных блоков 9,to и 11 с нужным разносом частот. Третий фазокомпенсацион- ный блок 9 подключен к генератору высокой частоты 1 и второму генератору 7 низкой частоты. На выходе этого блока формируется однополосный - сигнал, частота которого равна сумме частот этих двух генераторов.Четвертый фазокомпенсационный блок 10 подключен к выходу первого фазоком- пенсационного блока 4 и к удвоителю 12 частот, на выходе этого блока формируется однополосный сигнал, : частота которого равна сумме частот этих двух колебаний. .

Пятый фазокомпенсационный блок 11, подключенный к выходу второго фазо- компенсационного блока 15 и к утрои- телю 13 низкой частоты, на выходе формирует однополосный си.гнал, часто- та которого равна сумме частот этих двух колебаний.

После преобразования масштабных , частот в электронно-оптическом демодуляторе 8 оптический луч поступает на фотоэлектронный умножитель 14.После преобразования в электрические колебания и усиления в линейном усилителе 15 сигналы поступают ка три уэкополосных полосовых фильтра 16-18, каждый из которых несет информацию о задержке фазы на трассе на своей частоте. Однако на этих частотах очень малый предел однозначного измерения дальности. Для расширения этого предела в схему светодальноме- ра введены два дополнительных смесителя 19 и 20, каждый из которых

0

5

5

0

5

0

Е

0

5

формирует разностную частоту между первым и вторым и между вторым и третьим каналами соответственно.Далее эти колебания разностных частот поступают на вход второго и третьего фазометров. С целью получения высокой точности измерения дальности колебания с выхода первого фильтра без преобразования поступают непосредственно на вход первого фазометра.

Для формирования опорных колебаний для фазометров использованы те же источники низкочастотных колебаний - генераторы 7, 12 и 13. Для приведения частог сигнальных и опорных колебаний на входах всех фазометров к одной частоте в цепи опорных колебаний второго и третьего счетчиков введены еще два дополнительных смесителя 24 и 25, на выходах которых формируются колебания разностных частот первого 7 и второго 12, а также второго 12 и третьего 13 генераторов низких частот, В результате этого частоты сигнальных и опорных колебаний, поступающих на входы всех трех счетчиков, оказываются равными, что позволяет унифицировать счетчики и ПО их показаниям в цифрах произвести отсчет однозначной дальности .с высокой точностью

Формула изобрете.ния

Светодальномер, содержащий лазерный генератор, высокочастотный генератор первой масштабной частоты, электронно-оптические модулятор и демодулятор, фотоэлектронный умножитель, узкополосный фильтр, линейный усилитель и фазометр, отличающийся тем, что, с целью tio- вьш1ения производительности измерений, в него введены последовательно соединенные первый низкочастотный генератор второй масштабной частоты,первый фазокомпенсационный блок, второй фазокомпенсационньй блок и пятый фазокомпенсационный блок, выход которого подключен к электронно-оптическому демодулятору, последовательно соединенные второй низкочастотный генератор и третий фазокомпенсационный блок, выход которого подключен к электронно-оптическому демодулятору, последовательно соединенные удвоитель низкой частоты и четвертый фазокомпенсационный блок, выход

Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности к СВЧ-фазовым светодальномерам. Целью изобретения является повышение точности и упрощение процесса измерения. Устройство содержит лазерный генератор 3, высокочастотный генератор 1 первой масштабной частоты, электрооптические модулятор 2 и демодулятор 8, фотоэлектронный умножитель 14, узкополосные фильтрьл 16-18, линейный усилитель 15 и фазометры 21-23. Кроме того, в устройство входят последовательно соединенные первый низкочастотный генератор 6 второй масштабной частоты, первый, второй и пятый фазокомпенсационные блоки 4,5,1,1, а также второй низкочастотный генератор 7, фазокомпенсационные блоки 9,10 и смесители 19, 20, 24, 25. с (С (Л