Лазерный дальномер Советский патент 1991 года по МПК G01C3/08 

Изобретение относится к измерительной технике оптического диапазона волн и мотет быть использоззнп в геодезии, метрологии.

Цель 1 зобретенмя - повышение точ- ности путем фазовой коррекции,

Яа фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; ня фиг. 2 - график формы сигнала с генератора линейного напряжешш и принципы компенса- ции больших задержек излученного сиг- нача мали;ми задержками отраженного сигнала.

Лазерный дальномер (фиг. 1) содержит лазерный передатчик 1, установлеч-до ный на -)дног оптической оси с первым 2 и вторым 3 полупрозрачными зеркалами и отражателем 4, опорную 5 и рабочую 6 фотоприемные матрицы, первые фильтры 7, амплитудные детекторы 8, 5 первые компараторы 9, генератор 1U линейного напряжения, блоки 11 ьыбор- ки-хранения, управляемые фазовращатели 12, вторые фильтры 13, усилители 14, сумматоры 15, общий сумматор U, 5Q общий компаратор 17, осциллограф 18, блок 19 опорных напряжений, линию 20 задержки, формирователь 1 ,

Выход формирователя 2 оеднчен с

входом лазерного передатчпг.л i, с входом линии 20 задержки, с вторыми входами амплитудных детекторов 8, входом генератора 10 линейного напряжения, выход которого соединен с вторыми вхо5

о 5 Q

5

дами блоков 11 выборки и хранения, соединенных выходами с вторыми входами управляемых фазовращателей 12 соответственно, а первыми входами - с выходами первых компараторов 9 соответственно. Выходы каждой ячейки опорной фотоприемной матрицы 5 соединены соответственно с входами первых фильтров 7, выходы которых соединены с первыми входами первых компараторов 9 соответственно и с первыми входами амплитудных детекторов 8 соответственно, выходы которых соединены с первыми входами усилителей 14 соответственно. Выходы каждой ячейки рабочей фотоприемной матрицы 6 соединены с цепочками управляемой задержки, состоящими из последовательно соединенных управляемых фазовращателей 12, вторых фильтров 13, усилителей 14, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматоров 15, выходы которых соединены с соответствующими входами общего сумматора 16, выход которого соединен с вторым входом оыцего компаратора 17. Выход компаратора 17 соединен с первым входом осциллографа 18, второй вход которого соединен с выходом линии 20 задержки. Первый вход общего компаратора 17 соединен с первым выходом блока 19 опорных напряжений, второй выход которого соединен с Ъторыми входами первых компараторов 9.

164581

Устройство работает следующим оо- разом.

Формирователь 21 формирует импульс запуска, который поступает на лазерный передатчик 1, запускает развертку

макс

осциллографа 18 с задержкой Ц линии 20 задержки, запускает ге нера- тор 10 линейного напряжения и производит сброс амплитудных детекторов 8 в исходное состояние, Лазерный передатчик 1 излучает D направлении отражателя ч световой импульс с длительностью, ралной импульсу запуска формирователя 21. Па сроем пути от ла- зерного передатчика 1 луч проходит через полупрозрачные зеркала 2 и 3. При noMoDpi полупрозрачного зеркала 2 небольшая часть энергии светового импульса поступает на опорную фото- приемную матрицу 3. На выходах ос образуется электрический аналог реальной спектр-картины, который изменяется в течение длительности импульса,

Сигнал с каждого элемента опорной Фотопрнемной матрицы 5 поступает в своп канал согласованной флльтпации, на входе которого установлены первые- фильтры 7. На их выходах появляются напряжения, соответствующие снектряль ным составляющим данного сигнала. Э П напряжения запоминаются амплитудными детекторами в и с помощью вторых фильтров и усилителен 14 стрият такую ЛЧХ, которая согласована с данным сигналом.

Время появления конкретной спектральной составляющей на выходе мерного фильтра 7 фиксируется первым компаратором 9, по сигналу с которого каждый из олоков 11 выборки-хранения запоминает мгновенное значение амплитуды линейно изменяющегося напряжения с генератора 10 линейного напряжении в конкретный момент времени. Это зга- ченне амплитуды соответствует нреме- ни, на которое нужно задержать данную спектральную состаиляюцую на приемной части. Это время явлче.я величиной, противоположной начальной фазе спектральной составляющей сигнала (фиг. 2), т.е. чем на большее время задерживается спектральная составляющая на выходе первого фильтра 7} тем не меньшее время она должна за- держиваться в управляемом фазовращателе 12. В результате на входах сум- .матора 15 все спектральные составляющие появляются одновременно и при слосло ении дают нансольшую амплитуду, долее общий сумматор 16 производит сложение канальных сигналов по всей тлог кости рабочей фотсприемпой мзтри- цк, Компаратор 17 сравнивает эту сумму с опорным напряжением, задаваемым илоком 19 опорного напряжения. Если сигнал превышает этот порог, то компаратор выдает импульс на осциллограф 1В. Задержка запуска развертки осциллографа 1$ з линии 20 задержки на величину ( мак.с служит для компенсации максимальной задержки в управляемых натовращателях 12, так как если спект составляющая па выходе первого фильтра 7 приходит с нулевой фазой (оез задержки), то значение эа- держки D управляемом фазовращателе 12 будет максимальным.

-, о р м у л а изобретения

Лазерный дал номер, содержащий лазерный передатчик, установленный на однлг оптической оси с первым и вто- рым полупрозрачными зеркалами и отра- „катетсм, опорную и раоочую фотоппн- емные мпрпцы с ячейками, блок опор- няпряженнп, . общий сумматор, общий коми-фатор , юрмировлтель, ссцилло- i lxitp, Kaii- ijiu согласованной Фильтрации по числу ячеек фотоприемных-матриц, п itj которых включены цепочки у;.р-твлкемоп фильтрации с подключенным к выходу ячейки опорной фочопрпсмчий матрицы первым фильтром, HI ход которого через ампчитудный детектор соединен с первым входом уси- лм:-еля, второй вход которого соединен с вторым фильтром, а выход - с входом второго сумматора, выход формирователя соединен с входом лазерного передатчика и вторыми входами ам- плшудного детектора, выходы вторых суммаiоров соединены с соответствую- i;aiM;i входами общего сумматора, вы..од которого соединен с вторым входом общего компаратора, соединенного выходом с первым пхгдом осциллографа, а первым входом - с первым выходом блока опорных напряжений, отличаю- ;ц и и с я тем, что, с целью повышения точности за счет фазовой коррекции, oi: снабжен генератором линейного напряжения, в каждую цепочку управляемой фильтрации дополнительно введены первый компаратор, блок выборки- хранения и управляемый фазовращатель,

пыход первого фильтра соединен с пер- ным входом первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом олока опооных напряжений, а выход - с первым входом выборки-хранения, второй вход которого соединен с выходом генератора линейного напряжения, а выход - с первым входом сразовраща:теля, второй вход которого соединен с соответствующей ячейкой рабочей фотоприемной матрицы и выход - с входом второго фильтра, выход формирователя соединен с входом генератора линейного напряжения, а через введенную линию задержки связан с вторым входом осциллографа.

Изооретение относится к измери- тепьной технике оптического диапазона волн и может быть использовано в геодезии, метрологии. Цель изобретения - повышение точности за счет фазовой коррекции. Лазерньп передатчик 1 по импульсу с формирователя 21 излучает в направлении отражателя 4 свето- ной импульс с длительностью импульса формирователя 21, который проходит чррр-з полупрозрачные зеркала 2 и 3. л1 (Л VI & Јь СЛ 00 &

nit)

ем/1

г(П ,

ивыхП

I/.

и)

вьи

ъ

12

Фиг. г: