Электронно-оптический дальномер Советский патент 1975 года по МПК G01C3/00 

модулятор модулирует по частоте колебания генератора 13 поднесущей частоты. Напряжение с генератора 13 подают на оптический модулятор 2. Оптический луч, возвращенный отражателем 6 и отраженный зеркалом 4, направляют на фотоприемник 5. Электрический сигнал с фотоприемника подают на устройство 14 измерения отношения частоты биения к частоте автоколебаний, с выхода которого сигнал регулировки подают на управляемую линию задержки. С второго выхода широкополосного усилителя 10 колебания подают на частотомер 15.

В дальномере излучение оптического квантового генератора проходит через оптическую линию задержки, время задержки в которой определяется величиной измеряемого расстояния. Линия задержки с помощью оптического модулятора 2 и фотоприемника 7 включена в цепь обратной связи щирокополосного усилителя 10. В состав цепи обратной связи также входят резонансный усилитель 8, частотный детектор 9, управляемая линия 11 задержки, частотный модулятор 12 и генератор 13 поднесущей.

При достаточно большом коэффициенте усиления широкополосного усилителя 10 случайные флюктуации сигналов приводят к возникновению в дальномере автоколебаний модулирующих по частоте колебания генератора поднесущей. В установившемся режиме значение частоты автоколебаний, регистрируемое частотомером 15, в силу выполнения условия фаз пропорционально измеряемому расстоянию и определяется в случае применения неинвертирующего широкополосного усилителя следующим выражением:

2и„

4 -f TO

а в случае инвертирующего щирокополосного усилителя частота автоколебаний равна

... 2ЦП + 1)

3 + 0

где л 1, 2, 3...

2D

3 время задержки оптического излуСх

чения при прохождении им измеряемого расстояния;

С - скорость света;

D - измеряемое расстояние;

TO - задержка в электрических цепях системы.

Нестабильность величины TO приводит к случайным изменениям частоты автоколебаний, а следовательно, и к неточности в определении измеряемого расстояния.

На вход фотоприемника 5 поступают оптические сигналы, модулированные по амплитуде колебанием поднесущей, которое в свою очередь промодулировано по частоте автоколебаниями, установивщимися в системе. Эти сигналы сдвинуты по фазе относительно друг

друга из-за задержки в электрических цепях системы.

Колебания, модулирующие оптические лучи, поступивщие на вход фотоприемника, можно записать в виде

I, Е, sin f - sin (

/, E, sin 0)„( - -с.) + - sin 0. ( - t,)l,

где (On - частота колебаний поднесущей;

t - текущее время;

Л(о„ - девиация частоты поднесущей; (О - частота автоколебаний;

То - время задержки в электрических

цепях системы.

При смешивании этих колебаний в фотоприемнике на его выходе образуется колебание вида

/ - i + а COS ((о„1, -f А ш„т, COS lot),

представляющие собой биения, частота которых остается неизменной при постоянстве времени задержки TO. При этом на выходе измерителя отнощения частоты биений к частоте автоколебаний выделяется напряжение неизменной величины, которое подается на управляемую линию задержки, включенную в цепь

обратной связи широкополосного усилителя. При изменении времени задержки TO отношение частоты биений к частоте автоколебаний изменяется, и на выходе измерителя отнощения этих двух частот появляется управляющий сигнал, который изменяет время задержки в управляемой линии задержки таким образом, что система возвращается в исходное состояние, т. е. частота автоколебаний возвращается к установившемуся значению.

Таким образом, нестабильность частоты автоколебаний из-за случайного изменения величины задержки в электронных цепях уменьщается благодаря введению дополнительной регулируемой задержки сигнала.

При изменении расстояния до объекта частота автоколебаний в системе изменяется, и эти изменения регистрируются частотомером. Однако отнощение частоты биений к частоте автоколебаний при неизменном времени задержки в электрических цепях остается, постоянным. Нестабильность же частоты из-за нестабильности компенсируется с помощью управляемой линии задержки. Это дает возможность получить более высокую точность

измерения расстояний с помощью предлагаемого дальномера.

Предмет изобретения

Электронно-оптический дальномер, содержащий широкополосный усилитель и контур обратной связи, замыкаемый излучением оптического квантового генератора, состоящий из частотного модулятора, генератора частоты, оптического модулятора, фотоприемника, резонансного усилителя и частотного детектора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения расстояний, в дальномере установлены два полупрозрачных зеркала, второй фотоприемник, устройство измерения отношения частот и управляемая линия задержки, причем зеркала установлены после оптического модулятора

под углом к нему и друг к другу, обеспечивающим отражение передаваемого и принятого световых потоков на второй фотоприемник, подключенный к одному из входов устройства измерения отношения частот, выход которого подключен к управляемой линии задержки, включенной в контур обратной связи.