Электрооптический дальномер Советский патент 1988 года по МПК G01C3/08 

Изобретение относится к устройствам для лшгейных измерений и может применяться при построении высокоточных фазовых светодальномеров.

Цель изобретения - повьшение по- вьппение точности и дальности измерений.

Па чертеже показана схема устройства.

Схема содержит источник 1 плоскополяризованного света, зеркала 2 с наружным металлическим покрытием призму 3 Франка-Риттера или Волласто на., электрооптически кристалл 1СДР 4, приемо-передающ по оптику 5, установленную от центра кристалла КДР на расстоянии Ti,,, /4, оптичес- KYio линию 6 задержка на двух эерка- , отражатель 7, отраженный луч 8 от второго торца кристалла КДР, све- .товод 9j направляющий приемный луч на фотоприемннк, фoтoпpиe fflик 10 типа ФЭУ-i iS, усилитель 11 входного сигнала ФЭУ, индикатор 12 амплитуды, электронно-лучевая трубка типа бЛ01И, чертеже также обозначено: Z - опти- ческая ось электрооптического крис- , 0 - угол мелсду направлениями .света и осью Z КДР,- L - длина пут перемещения ОЛЗ; 7 к,, - длина волны модуляции спета.

Устройство работает следующим образом.

Излучение источника 1 света зеркалами 2 через приз1-гу 3 Франка-Риттера или Болластона направляется :- электросптический кристалл КД.Р 4, . установленный в СВЧ-поле. Призма 3 пропускает вертикально-поляризованны

свет и отклоняет свет, поляризация которого отличается от вертикалоисй. Электрооптический кристалл 4 работает на продольном электрооптическом эс1х|)екте и установлен такэ что его оптическая ось Z с направлением прохождения света составляет угол 0.

При отсутствии угла б отраженный сват от второго торца кристалла, подвергшийся двойной модуляции, поступает на фотоприемник и нарушает работу светодальномера. Величина угла 0 , на который поворачивается оптическая ось, зависит .от длины и типа к исталла. Для одноосных элект рооптичес.::(X кристаллов достаточно точно величину сдвига фазы показывает выражение

о, 2 n l . ( . 2

8 --н- (пр - - --По )sin Q 8т2ф,

0

5 0 5 п

5

0

5

где 1 - длина кристалла;

. - длина волны света; коэффициенты преломления

кристаллаi tp - азртмутальный угол.

Из выражения следует, что сдвиг фазы в выходящем из кристалла луче отсутствует, если оптическая ось смещена Б горизонтальной или вертикальной плоскостях, причем не зависит от величины б . Однако от величины б зависит глубина модуляции света. Экспериментальные результаты показывают., что для каждой длины кристалла 1 Шее1 ся определенный угол 9, после которого модуляция резко падает5 а в пределах этого угла практическое изменение глубины модуляции не наблюдается Для кристалла КДР величина этого угла определяется из условия

5.10 const.

Например, для кристалла КДР длиной 1 30 мм, ,ейся оптимальной при модуляции света на частоте 1200 .мГц (рабочая частота в свето- дальномере ДБСД-1200), величина угла 0 составляет 0,9 . Величина этого угла невелика, чтобы свободно .гаочить торцовые отралсения кристалла, от приемноз о . Для этого следует удгглять кристалл от призмы на расстояние 120-140 г-ш, В этом случае отраяекня от торца кристалла смеччены от оснозного приемного луча па величину 0,9-140 2,2 мм, что на 0,7-0,8 м;-5 больше чем диаметр приемного луча. Призма 3 такой луч отклоняет настолько, что световодом с диаметром 5 №а приемный луч сво бодно направляется на ФЭУ. До этого модулиг-ованкь Й луч с выхода кристалла направляется Е приемо-передающую оптику.

Несмотря на то, что линзы оптики 5 проевeтлeныJ отражение от фокусирующей линзы оптики 5 так сильно, что нужно принять меры для исключения влияния этого отражения. Принцип компенсационного метода фиксации экстре гума позволяет компенсировать модуляцию в луче, отраженном от линзы, если это отражение достигает середины кристалла на расстоя

НИИ от фокусирующей линзы, равном . В этом случае выходящий из кристалла свет, отраженный от , оказывается немодулированным и призма 3 такой свет пропускает в сторону источника 1. Выходящий из объектива оптики 5 модулированный луч нап- равляется на оптическую линию 6 задержки (ОЛЗ), построенную на двух плоских зеркалах, установленных так, что одна из наведенных осей Х или - Y электрооптического кристалла 4 была бы параллельна отражающей поверхности одного из зеркал, состав- ляющих между собой прямой угол. С выхода ОЛЗ б свет направляется на отражатель 7, снова принимается на ОЛЗ 6 и приемо-передающей оптикой 5 направляется в кристалл 4. Выходя- щдта из кристалла 4 приемный луч направляется на призму 3, которая разделяет модулированный луч от немодулированного. Модулированный приемный луч призмой 3 направляется на световод 9, а отражения от торца кристалла 4 призма 3 отражает в сторону п виде луча 8. Световод 9 соединен с фотокатодом фотоприемкика 10 выходящий ток которого прл перемеще- НИИ зеркала ОЛЗ б в пределах L 5./4 изменяется от некоторого ми- HHt-r/i-ia до максимума. Этот сигнал усиливается усиливателем 11 и поступает на вход электронно-лучевого инди- катора 12 типа 6Я01И. Развертка инди10

15 20 2530 к8199

катора 12 осуществляется импульсами, синхронизированными с импульсами питания кристалла 4. При этом на экране трубки развертке подвергается только сигнал от приемного луча и тем самым исключается влияние деполяризации в немодулированном луче, вносимое зеркалами ОЛЗ 6, так

немодулированного плоскостях зеркал.

как вектор Е jn/ча не

С6

лежит в

Формула изобретения

Электрооптический дальномер, содержащий источник света, электрооптический кристалл, СВЧ-генератор, приемо-передающую оптику, оптическую линию задержки, отражатель, анализатор и фотоприемник, выход которого через усилитель соединен с индикатором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и увеличения диапазона измерений приемо-передающая оптика выполнена совмещенной и удаленной от центра электрооптического кристалла на расстояние четверти длины волны но-. дуляции с углом 9 между осью оптического канала и -осью Z электрооптического кристалла, определяемым из условия

5-10

-э

где 1 длина кристалла.

Изобретение откосится к устройствам для линейных измерений. С целью повьшения точности и дальности измерений в устройстве приемо-пере- дающий блок 5 совмещен и удален от центра электрооптического кристалла 4 на расстояние, равное четверти волны модуляции, а ось Z электрооптического кристалла составляет с оптической осью блока 5 указанный угол. Излучение источника 1 света зеркалами 2 через призму 3 направляется в кристалл 4 и через приемо-пе- редающий блок 5 и линию 6 задержки направляется на о 1 ражатель 7. Отраженный луч через линию 6 задержки и . блок 5 направляется в кристалл 4. Вышедший из последнего луч направляется на призму 3, которая отделяет модулированный луч от немодулированного. Модулированный луч направляется через световод 9 на фотоприемник 10. Выходной сигнал последнего через усилитель 11 поступает на .вход индикатора 12. 1 ил. (Л