Способ определения расстояния Советский патент 1993 года по МПК G01C3/08 

Изобретение может быть использовано в высокоточной дальнометрии при измерении расстояний и деформаций с помощью двухволновых лазерных дальномеров-рефрактометров.

Целью изобретения является повышение производительности при измерении расстояний и деформаций.

Устройство для реализации способа, представлено на фиг.1 и содержит источники 1 и 2 излучения на волнах AI и Я2 соответственно, призму 3 Волластона, электрооптический модулятор 4, приемно- передающий телескоп 5, отражатель 6, приемники 7 и 8 излучения на AI и Аз , блок 9 обработки сигналов, ЭВМ 10, блок 11 управления СВЧ-модулятором, резонатор 12 коаксиального типа, электрооптический

кристалл 13, термодатчики 14 и 17, нагревательные элементы 15 и 18, схему 16 термостабилизации, схему 19 управления периодическим нагревом крышки резонатора, интерфейс 20 датчика.

Способ измерения расстояния состоит из следующих операций.

- 1. Поддерживают температуру Ti торца кристалла 13, прилегающего к стержню коаксиального резонатора 12, на постоянном уровне, на несколько градусов превышающем температуру окружающей среды ,1°С).

2. Периодически измеряют температуру Т2 другого торца кристалла с периодом tn, превышающим тепловую постоянную кристалла, определяют зависимость T2(t). В примере тепловая постоянная кристалла равна 3 мин, отсюда tn составляет 20-ЗОмин, а

00 Ю- О ГО

ГО

размах Та равен 1 °С. График изменения TZ() во времени показан на фиг.2,а.

3. Определяют изменение во времени Оф(фиг.2,б).

4. Находят из D(t) экстремальное значение D9 и соответствующее ему значение температуры Тэ из зависимости T2(t).

5. Из зависимости T2(t) получают зависимость IT2(t)-T3l, определяют дисперсию а Т из этой зависимости, дисперсию о D из зависимости D(t) и коэффициент корреляции R между O(t) и IT2(t)-T81 и находят величину корректированного расстояния по формуле

(t)-R

aD аТ

(t)

Вариации корректированного расстояния, полученного по этой формуле, приведены на фиг.2в.

Применение данного способа измерения расстояния 3,8 км в режиме регулярного мониторинга его вариаций показало, что погрешность 30-минутных усреднений сохраняется в пределах (,8). 10 .

Это указывает на то, что для получения указанной точности не требуется применяемых в известных способах длительных усреднений от нескольких часов до суток и более,

Таким образом, способ позволяет повысить производительность высокоточных измерений расстояний более чем на порядок.

Ф о р м у л а и э о б р е те н и я Способ определения расстояния, включающий модулирование в электрооптическом кристалле СВЧ-модулятора лазерного

0

5

излучения на двух длинах волн, многократную посылку в течение периода времени tn излучения на отражатель, демодулирование отраженного излучения в том же модуляторе, измерение разности фаз постоянного и отраженного излучений и обработку результатов измерений с последовательным определением оптических расстояний до отражателя Lu и Lai на соответствующих длинах волн, скорректированных расстояний DI из выражения Di Ц- (Lu- lit) А. где A - дисперсионная постоянная, и среднего значения скорректированного расстояния D1, отличающийся тем. что, с целью

повышения производительности, при модулировании управляют тепловым режимом работы кристалла, путем сохранения одного из его торцов при постоянной температуре TL превышающей температуру воздуха, и

0 изменения температуры второго торца в течение периода tn. превышающего тепловую постоянную кристалла, а при обработке результатов измерений определяют зависимости T2(t) и D(t), выбирают экстремальное

5 значение из зависимости D(t) и соответствующее ему значение температуры Тэ из зависимости Ta(t), с учетом которого находят зависимость 1Та(1)-Тэ1, а величину D1 определяют из выражения

0

JL

tn

tni (

D(t)-R

aD

crT

.(t)

где о D и о Т - дисперсии скорректированного расстояния и температуры для зависимостей D(t) и IT2(t)-T3l соответственио

R - коэффициент корреляции между D(t)

и ВД-Тэ.

Использование: высокоточные измерения расстояния в геодезии, геофизике и строительстве. Сущность изобретения: в способе поддерживают определенный тепловой режим работы электрооптического кристалла, состоящий в периодическом нагреве одного из его торцов, путем корреляционной обработки полученных временных рядов расстояния и температуры торца кристалла исключают влияние теплового градиента на результаты измерений расстояния. 2 ил.

typp/n -8

/

fO

Ы

-1Z

Шиг.1

я,

-К

-7

-9

w

j

Щиг.2

t,«