ЕС^ Советский патент 1973 года по МПК G01S13/40 

1

Изобретение относится к области точного Измерения расстояний, а именно к дальномерам, основанным на измерении времени распространения электромагнитного излучения, в частности света, между концами определяемого расстояния.

Известны электрооптические дальномеры, содержащие источник электромагнитного излучения, направляемого после модуляции вдоль измеряемой линии, и приемник, воспринимающий отраженное излучение и вырабатывающий сигнал, передаваемый по цепи обратной связи для модуляции излучения. Частота самовозбуждаемой модуляции измеряется и служит мерой измеряемого расстояния.

В известных электрооптических дальномерах данного типа, равно как в фазовых дальномерах вообще, индикация результатов измерений в цифровом виде связана со значительными трудностями и, в первую очередь, с усложнением электронной схемы дальномеров.

Для упрощения прямой индикации результатов измерений в цифровом виде в цепи обратной связи за приемником излучения и перед усилителем на входе модулятора включены смесители, подключенные к общему генератору синусоидальных колебаний для понижения и соответствующего обратного повышения частоты импульсов, снимаемых с

приемника. Между этими смесителями на регулируемом, измеряемом расстоянии, один от другого помещены преобразователь электрических импульсов в бегущую волну длиной, соответствующей пониженной частоте импульсов, и анализатор обратного преобразования. Величина регулируемого промежутка служит теперь мерой измеряемого расстояния, удобной для индикации в цифровом виде.

На фиг. 1 дана блок-схема предлагаемого дальномера; на фиг. 2 - целесообразная форма построения регулируемого измеряемого промежутка мелсду смесителями.

Источник света 1 расположен в фокусе конденсора 2, за которым помещена собирающая л.инза 5. Испускаемые источником света расходящиеся световые лучи 4 после конденсора 2, в виде пучка параллельных лучей проходят помещенный между конденсором и собирающей линзой модулятор 5, модулируюющий этот свет синусоидальным напряжением. Объектив передатчика 6, имеющий общий с собирающей линзой фокус 7, направляет пучок параллельных световых лучей 8 к удаленному рефлектору 9 на конце измеряемого расстояния.

Световой пучок 8, отразившись от удаленного рефлектора 9, попадает на объектив 10 приемника, оптическая ось О-О которого в основном параллельна оптической оси 0 - Оь Объектив 10 находится на таком же расстоянии от рефлектора 9, как и объектив 6, и в фокальной плоскости которого или близко к ней помещен фотоэлектрический приемник 11. Фотоэлектрический приемник // преобразует содержащуюся в световом пучке 8 последовательность информации в последовательность электрических оигналов, частота модуляции которой равна той, которая иодана в модулятор 5. Последовательность электрических сигналов из фотоэлектрического приемника 11 попадает в смесительный каскад 12, в котором частота модуляции для удобства измерения подвергается понижающему трансформированию за счет частоты, генерированной осциллятором 13. Из смесительного каскада 12 поступает, следовательно, электрический сигнал, частота которого существенно ниже, чем частота сигналов, посланных в смесительный каскад. Так как в смесительном каскаде 12 частота модуляции и частота осциллятора может быть комбинирована в различные трансформированные частоты, в цепи 14 обратной связи «епосредственно за смесительным каскадом 12 предусмотрен электрический фильтр 15, который пропускает только желаемую трансформированную частоту. За фильтром 15 размещены два преобразователя 16 и 17, между которыми расположен внутренний измеряемый участок 18. Длина пути сигнала может изменяться путем движения относительно друг друга преобразователей 16 и 17, например, путем перемещения преобразователя 17 относительно преобразователя 16 в положение, обозначенное нунктиром. Электрический сигнал, поступающий из фильтра 15, преобразуется в бегущую волну с трансформированной частотой, проходящую по измеряемому участку 18 с точно известной скоростью, которая мала по сравнению со скоростью света. Волновое движение может происходить, например, в акустическом диапазоне. Преобразователь /7 снова трансформирует волновое движение на другом конце внутреннего измеряемого участка 18 в электрический сигнал с трансформированной частотой, после чего он поступает в управляемый осциллятором 13 смесительный каскад 19, который его частоту снова трансформирует в частоту модуляции. Фильтр 20, действующий подобно фильтру 15, позволяет через усилитель 21 поступать в модулятор 5 только первоначальной частоте модуляции. Осциллятор 13 через провода 22 связан с смесительными каскадами 12 и 19. Па участке между преобразователем 17 и смесительным каскадом 19 к цепи обратной связи 14 подключен индикатор 23, например, счетчик частот. В то время как осциллятор 13 в зависимости от скорости распространения по измеряемому участку 18 определяет масштабное соотношение между внешним измеряемым расстоянием (от объектива 6 передатчика через рефлектор 9 до объектива 10 приемника) и внутренним измеряемым участком 18, иидикатор 23 указывает тот момент, когда преобразователь 17 будет смещен таким образом, чтобы получилась частота модуляции, относящаяся ко внещнему измеряемому участку, т. е. чтобы произощло самовозбуждение. При измерении расстояний дальномером преобразователь 17 перемещается вдоль измеряемого участка 18 до тех пор, пока индикатор 23 не покажет заданное значение. Величину перемещения можно отсчитывать тогда по калиброванной щкале в линейных единицах измерения, как величину внещнего измеряемого расстояния. Измеряемый участок целесообразно выполнить в виде закрытого корпуса 24. Па торцовой стенке 25 закрытого корпуса 24, заполнемного жидкостью или газом, неподвижно расположен преобразователь 16, а преобразователь 17 подвижно установлен на детали 26, которая может перемещаться параллельно оси Х-Х. Деталь 26 на одной из своих торцовых поверхностей снабжена проходящим через корпус 24 шатуном 27. Место прохождення шатуна через корпус 24 герметизировано. Кроме того, деталь 26 снабжена каналами а, связывающими пространство б корпуса 24 с пространством в и обеспечивающими беснрепятственное прохождение средства, наполняющего измеряемый участок 18, и тем самым одинаковое давление в обоих пространствах бив. Корпус 24 по всей своей длине снабжен окном 28 с оцифрованной щкалой 29, в непространствеиной близости от которой верньерная шкала 30 на детали 26. Предмет изобретения Дальномер, например, электрооптический, содержащий источник электромагнитного нзлучения, направляемого после модуляции ио измеряемому расстоянию, и приемник, воспринимающий отраженное излучение и вырабатывающий электрический сигнал, передаваемый по цепи обратной связи для модуляции излучения, частота которой измеряется, отличающийся тем, что, с целью упрощения прямой индикации результатов измерения в цифровом виде, в цепь обратной связи за приемником излучения и перед усилителем на входе модулятора включены смесители, подключенные к общему генератору синусоидальных колебаний для понижения и соответствующего обратного повышения частоты импульсов, снимаемых с приемника, и между смесителями на регулируемом, измеряемом удалении один от другого размещены преобразователь электрических импульсов в бегущую волну длиной, соответствующей пониженкой частоте импульсов, и аиализатор обратного преобразования.

1 и

/V /- /

2 5

Фиг.

2S3G29

2

f -gj%j.