Светодальномер Советский патент 1989 года по МПК G01C3/08 

.1

Изобретение относится к геодезическому приборостроению в частности к светодапьномерам.

Цель изобретения - повьшение точ-. ности, снижение потребляемой мощное- ,ти и упрощение процесса юстировки ;светодапьномера.

На чертеже представлена структур

ная схема светодальномера.

Светодальномер содержит источник 1 плоскополяризованного излучения, за которым вдоль оптической оси установлены первое частично прозрачное зеркало 2, поляризационный модулятор- демодулятор 4, совмещенная оптическая система 5 для формирования и приема излучения, отражатель 6; второе частицно прозрачное зеркало 3, размещенное между первым частично проз- рачныб/ зеркалом 1 и поляриметрическим блоком 7,- а также генератор 8 модулирующего напряжения, подключенный к поляризационному модулятору-демоду- лятору 4.

Устройство работает следующим образом.

Плоскополяризованное излучение источника 1, (например, лазера) ,прой:дя скВ%5зь первое частично прозрач- 1 ное зеркало 2, поступает в поляризационный модулятор-демодулятор 4, к каждой из двух пар электродов которого подается два сдвинутых -по фазе на 90° гармонических модулирующих электрических сигнала,вырабатываемые генератором В модулирующего напряжения.

0

5

,

5

Поляризационный модулятор-демодулятор 4 (.действие которого основано, например, на двойном поперечном эффекте Поккельса) вращает плоскость поляризации излучения, поступающего в него от источника 1 плоскополяризованного излучения, с удвоенной частотой гармонических модулируняцих электрических сигналов, вырабатываемых генератором 8 модулирующего напряжения.

Через совмещенную оптическую систему 5 сформированный пучок излучения, плоскость поляризации которого вращается с удвоенной частотой модуляции,, пройдя измеряемое расстояние, отражается от отражателя 6, принимается вновь совмещенной оптической Системой 5 и проходит, .теперь уже (В обратном направлении, через поля- ;ризационный модулятор-д емодулятор 4. По выходе из поляризационного модулятора-демодулятора 4 прекращается вращение плоскости поляризации. Происходит демодуляция и гшоскость поляризации, плоскополяризованного излучения оказывается повернутой относительно плоскости поляризации излучения источника на угол, пропорциональный.величине измеряемого расстояния.. Попадая затем в систему из двух час- тнчни прозрачных зеркал 2 и 3, кото- :ра,я не изменяет положения плоскости поляризации, излучение поступает на поляриметрический блок 7, которым и производится измерение угла поворота п:п:оскости поляризации, пропорционального величине измеряемого расстояния.

Порядок измерения расстояния состоит в том, что первоначально при отключенном генераторе 8 модулирую щего напряжения с помощью поляриметрического блока 7 производится нулевой отсчет. Затем после подачи на поля- / ризационный модулятор-демодулятор 4 модулирующих электрических сигналов с помощью поляримет ического блока 7 производится рабочий отсчет. Разность рабочего и нулевого отсчетов определяет величину, измеряемого расстояния

Предлагаемая структурная схема реализуется на следунщей элементной базе.

В качестве источника t плоскополяризованного излучения используется гелий-неоновый лазер типа ЛГ-66.

Идентичные частично прозрачные зеркала 2 и 3 изготовлены путем одновременного вакуумного алюминирования стеклянных пластинок толщиной 0,2 мм,

Поляризационный модулятор-демодулятор 4 выполнен на кристалле LiNbO обладающем двойным поперечным эффектом Поккельса. Используют кристаллический элемент от отечественного модулятора MI1-4, на боковые грани которого нанесены две пары медных серебряньгх электродов для приложения электрических модулирующих сигналов по осям ОХ и OY кристалла.Совмещенная оптическая система 5 для формирования и приема излучения, не являющаяся принципиальной, состоит из коллимирукнцей системы Галилея. Отражатель 6 выполнен в виде плоского зеркала.

Поляриметрический блок 7 представляет собой поворотный анализатор, оправа которого имеет стеклянный лимб с делениями. Отсчет по лимбу, выполняют при помощи шкалрвого микроскопа, что при использовании метода (Симметричных углов позволяет определить положение плоскости поляризации с точностью до 0,02-0,03°.

Генератор 8 модулирующего напряжения представляет собой многокаскадный генератор с кварцевой стабилизацией частоты, на выходе его формируются два гармонических напряжения, сдвинутых на 90. Предусмотрена также возможность амплитудной манипуля- ции модулирующих электрических сиг- . налов, что позволяет снизить мощностьу

404t

ю 15

20

25

ЗОQ

g-g

50

рассеиваемую на поляризационном мо- дуляторе-демодуляторе, чей исключается перегрев кристалла и возможность изменения от нагревания его электро-, оптических свойств. Одновременно уменьшается и мощность, потребляемая им от источника питания.

В предлагаемом светодальномере между источником 1 излучения и поляризационным модулятором и демодулятором 4 установлено первое частично прозрачное зеркало 2, а между первым частично прозрачным зеркалом 2 и поляриметрическим блоком 7 - второе частично -прозрачное зеркало 3. Частично прозрачные зеркала идентичны и ориентированы так, что углы падения на них принятого от отражателя 6 излучения равны, плоскости падения ортогональны, поэтому выходящее из них излучение сохраняет положение плоскости поляризации.

В предлагаемом устройстве благо , даря введению зеркальной системы, состоящей из двух идентичных частично прозрачных зеркал, позволяющей отделить поток излучений, пришедший от отражателя без искажения его поляризации, стало возможным использо- :вать одну электрооптическую ячейку в качестве поляризационного модулятора-демодулятора, что упрощает юстировку, увеличивает точность измерения и снижает потребляемую мощность.

Формула изобретения

Светодальномер, содержащий последовательно установленные вдоль оптической оси источник плоскополяризованного излучения, поляризационный модулятор-демодулятор, совмещенную приемопередающую оптическую систему и отражатель, а также генератор модулирующего напряжения, подключенный к поляризационному модулятору-демодулятору, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и снижения потребляемой мощности, в-него введены два .плоских частично прозрачных зеркала, nepiBoe из которых установлено между источником плоскополяризованного излучения и поляриз ационным модулятором-демодулятором, второе расположено между первым частично прозрачным .зеркалом и введенным поляриметрическим блоком, оптическая ось системы и нормаль пер51462 0416

вого частично прозрачного зеркала ных зеркал установлены под углом 45 совмещены .с плоскостью поляризации к оптической оси и развернуты одна источника, нормали частично прозрач- относительно другой на 90.

о

Изобретение относится к области геодезического приборостроения,- в частности к фазовым-светодальномерам, в которых разность фаз измеряется компенсационным способом. Целью изобретения является повышение точности измерения, снижение потребляемой мощности и упрощение юстировки. Устройство состоит из источника плоскополяризованного излучения 1, поляризационного модулятора-демодулятора 4, выполненного в виде четырехэлектрод- ной электрооптической ячейки и осуще- . ствлякщего модуляцию и демодуляцию