Светодальномер Советский патент 1993 года по МПК G01C3/08 

ют 1л пологоиой фильтр 12. После раз- дсле-иия сигнала по частоте ня узкогю- поеных фнпьтрпх 15 и 6 они посггупа- ют на детектор 17 биений, с выхода которого фаза частот срапии- « фазометре. 19 разрешения, иеодиозпачкостн с опорными гсоде.ба гия-MI1 11ЧКОЧПГ.ТГ)ТНОТ О Т СМи рЯТОрЛ f) , И,-

нходы флзомстра 18 точигл о измрреняп поступают частоты с узкопояосиого фшп.тра 15 и генератора 6, чере:п но- лосевой и узкополоспый фш1ьтры 13 и 14, нмеюгаие идентичные характе- рнстики с фильтрами 12 л 15, I нл.

Изобретение относится к фазовым лазерным светодал| номерам и преднаэ - начёно для измерения расстояний в прикладной геодезии. Целью изоб- ; ратания является упрощение кои- струкции при неизменёой точности за счет использования детектора биeнIdi. Луч от лазерного генератора 8 модулируется во амплитуде, в резонаторе электрооптического модулятора 9 колебаниями от генерато1 а 1 и с выхода фазокомпенсационногх) блока 2 IDоднополюсной модуляции с разносом частот, равным частоте колебаний генератора 5. Лазерный луч после прохождения трассы и отражения от ,объекта поступает на вход электрооптического демодулятора 10. Для преобразо вания в низкочастотные колебания в резонатор демодулят рра 10 введены два разнесенных по частоте опорных колебания с расчетом, чтобы на выхо- де демодулятора ТО.они отличались |to частоте в два: р аза. Первое опорное колебание поступает с фазокомпен- сационного блока 4, равное сумме Двух частот от генератора 1. и низкочастотного генератора б Второе опорное колебание поступает с фазокомпенса- шионного блока 3, равное сумме частот от фазокомпенсационного блока 2 и удвоитепя 7 низкой частоты. Оптический луч после демодулятора 10 преобразуемся в электрические коле,6ания низких частот в фотоэлектрическом умножигР пе 11, которые Поступа(Л СП Nd О 00 Nd

Изобретение отиосится к фазовым лазергтым сиетодальномерам и предназначено для высокопрецизкоиных измерений расстояний при решении задач прикладной геодезии, U радиолокации, в космической технике, в метеоролр- гин и при измерешшк снецнального назначения 4

Целью изобретения является упроще- 1ше конструкции при неизменной точ™ нести измерении.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого снетодально- мера„ ..

Светод;и1ьномер содержит всего один вксокостабильньш, масштабный генератор, i, три фазокомпенсациоиных бло ка 2j 3, 4 однополосной модуляции, генераторыЗ иб| промежуточной и низ™ кой частот, удвоитель 7 ннзкик .час тот, лазерный генератор 8, электро- оптический модулятор 9 и демодуля- тор 10, фотоэлектронный умножитель П, полосовые фильтры 12 и 13 узко-полосные фильтры 14 15 и-16 низкой частоты, детектор 17 биений, фазомет 18 точного измерения дальности и фа зометр 19 разрешения неоднозйачйости

Передающая часть светодалъпомера содержит пысокостабильный масштабный генератор 1 nepsoti масштабной часто™ ты, выход которого подключен к резонатору злектрооптического модулятора 9, связанного оптически с лазерным генератором 8, В резонатор модулято ра 9 введено еще одно высокочастот кое колебание .второй масштабной частоты с выхода первого фазокомпен- . сационного блока 2 с нужным разносом частоты, один вход которого связан с высокостабильным масштабным 1 енерато ром 1 , а другой - с генератором 5, промежуточной чг стоты,

Приемная часть светодальномера содержит олектрооптический п,ем - Д | тор K)j на ЯУ.ОЛ. которого 10(ггу1 лл т отраж1:( juTtrpHbtn луч, п ре:и Ч;: i op

5

0

5

0

5

40

45

50

55

которого введены Опорные с нужным разносом частот СВЧ-колебания, одно - с выхода третьего фазокомпенсационио го блока 4, соединенного с выходом В1з1сокостабш1ьного масштабного генератора 1 и низкочастотного генератора 6 для, формирования опорного колебания в электрооптическом демодуляторе первой масштабной частоты, а дру.гое с выхода второго фазокомпен- с.адиопного блока 3, соединенного с выходами первого фазокомпенсационно- го блока 2 и удвоителя 7 низких час тот для формирования опорного колебания в электрооптическом демодуляторе 10 второй масштабной частоты с нуж HtsiM разносом частот.

Выход злектрооптического демодулятора 10 связан с фотоэлектронным умножителем 15 а ,он с полосовым фШI JTpoм 2, выход которого связан с двумя узкополосными фильтрами 15 if 16 низких частот, включенными парал- Лельно входу детектора 7 биеншЧ.

, Дня досткн ения .высоких точностей измерения дальности йа первой масш табной частоте один из выходов узкополосного фильтра 15 связан непосредственно с входом первого фазометра 18 точного измерения дальности, а - для расширения диапазона однозначного измерения дальности второй выход, фильтра 15 и выход фильтра 16 соединены с входом детектора 17, работающего в режиме биений, выход которого соединен с первым входом второго фазометра 19, а второй его вход с генераторам 6 низкой частоты. Для компенсации фазовых сдвигов в полосовом ф1игьтре 12 и фильтре 13, возникших за счет ухода частоты высокоста- бильного масштабного генератора I Ш1И генератора 3 промежуточной частоты, а также за.счет расстройки низкочастотных усшн телей на--я а изменения со временем их йлектрнчег.кнх параметров под вoздe.йcтnи( и . тс--г с -г-. МП,, Я ьчжяо,: ГЦ И Т.п. ф П-Т М , п itcrn. (;f.дy гeтr(51ЯT(po 6 низкой частоты li первым фазометром 18 втспючепы дополйител ьно идептичныГ фильт}) J 3 it y.-s KorKm ocw iA с1)илг-,тр 1 ч. Поскольку нх эЛёктричес- кап схема, кОиструк ция строго иден- тпчи., то и фазовые сдвиги в них одииаконые и, слодойательно, разност фазопых сдпигоп скомпеиснруется я не окажет влияния на точность измерения дальности.

Для непосредственного визуального отсчета дальности в качестве фазомет роп 8 и 19 использованы цифровые счетчики, объединенные в один блок.

Спетодальномер работает следующим образен.

В резонатор электроонтического модулятора одновременно вводят колеба ни-Я высокостабш .ьного масштабного генератора I и колебания второй масштаб 1Ой частоты с выхода первого фазокомтте1 сациоиного блока 2 с разносом частот, равным частоте колеба- НИИ генератора 5 промежуточной частоты. Колебания второй масштабной частоты формируются в блоке 2 с помощью колебаний высокочастотного масштабного генератора 1 и генератора 5 и представляют собой верхнюю боковую частоту однополосной модуляции, равную сумме этих двух частот. Лазерный луч, промодулнро-ванный по амплитуде зтими колебаниями, после прокож дения трассы и отражения от отража теля объекта поступает на вход злек- трооптического демодулятора 0. На трассе каждое из этих колебаний получает задержку по фазе на своей частоте..

Для преобразования этих колебаний в низкие частоты в резонатор электрооптического демодулятора 10 введены два разнесенных по частоте onopHWk колебания, причем с,таким расчетом, чтобы на выходе демодулятора 0 они по частоте отличались в два раза. Это уотовие необходимо для стыкрйки частот в последующих цепях и выравнивания значений частот на входах фазометров 18 и 19 с целью их унификации . .

Первое qirqpHoe высокочастотное колебание первой маспп-абной частоты формируется л третьем фазокомпенсй- ционном блоке А с пог-готью генерато-- ров и б и пг- детанляет собой верх-

У)И, . , 1ППМ ( MiKCHytn члгто 1;и1.- 11о. rtiv- дуляции, равною гл ммо ч;и-тот го иераторов 1 и 6. Второе опорное высокочастотное колеб;ип1Г второй ма.-- гптабной частоты формируется во птс- р м фагзокомио} сационнпм блоке 3 с но-, мощью удвоителя 7 низкой частоты и первого фазокомпеисационного блока jQ 2 и представляет собой верхнюю бо копую частоту однополосной модуляции, равную сумме 4acTot удвоителя 7, фа- зокомпенсационного блока 2 и г енера- тора 5. После преобразования колебп - 5 масштаб 1ых частот в электрооптическом демодуляторе О оптический модулировапный луч двумя .низко- частотнь1ми колеба1П1ями после фотоэлектронного умножителя 11 преобразо 0 вывается в электрические колебания низких частот, которые дроходят ли- нейньй полосовой фильтр 12 без ослабления, Вьтходы узкополосных фильтров 15 и 16 после разделения их по 5 частоте, связанной с детектором 57 биений, которьш формирует колебание разнЬстной частоты. Использование детектора 7 биений позволяет расгаи- рить предел измерения одноз{1ачной 0 дальности, поскольку эта дальность определяемся в этом случае не второй масштабной частотой, а значением разностной частоты,

Дпя обеспечения высоких точностей измерения дальности выход узкополосного фильтра 15у несущего информацию о задержке фазы на трассе на первой масштабной частоте, -непосредственно связан с фазометром 18. точного изме- Q рения дальности.

Опорное колебание этого фазометра поступает с выхода генератора б низкой частоты Через линейный полосовой фильтр 13 и узкополосный 5 фильтр 14, Они идентичны по схеме и

кон-струкции с фильтрами 12 и ) 5 и служат для компенсации всех фазовых флуктуации и возможнь1х сдвигов фаз в них за счет расстроек частот гене- Q раторов или иэменения параметров схемы со временем.

Фазовые флуктуации и сдв иги фаз в узкополосных фильтрах 15 и 16 компенсируются S детекторе 17 биений и г на точность измерения на фяяочетре 19 они не влияют. Формула изобретения Светодапьномер, содержгтниит лл:1гр Hbrfi генератор, электрооптичегкий мо , 152П9Н28

лулятор и демодулятор, фотоэлектрон-ходом введенного полосового фильтра,

ный умножитель, генераторы высоко-вход которого подключен к выходу

CTfltJmibMbtft масштабньтй, промежуточнойфотоэлектронного умножителя, первый

и низкой частот, связанный с удерите- .вход детектора биений соединен с

лем частоты, фазокомпенсационные бло-первым входом фазометра точного иэмеки однополосной модуляции и узкопо-рения, а выход - с первым входом фалосные фильтры, свя9вннь1е с фаэомет эометра разрешения неоднозначности,

рами разрешения неоднозначности,ивыход генератора низкой частоты четочного измерения, о т л и ч л ю -ю рез полосовой и узкополосные фильтры

щ и И с я тем, что, с целью упроще-соединен с вторьт входом фазометра

ния конструкх ии в него введен детек-точного измерений и непосредственно

тор биений, входы которого через двас вторым входом фазометра разрешения

узкополосных фильтра соединены с вы-неоднозначности