Способ регистрации разности фаз в светодальномере Советский патент 1986 года по МПК G01C3/00 

Изобретение относится к области измерения расстояний геодезическим способами и может найти применение в геодезии, навигации и машиностроении при решении задач точной дальнометрии. Известный способ регистрации раз ности фаз в светодальномере, содержащем излучатель и фотоприемник, путем сравнения измерительного и опорного сигналов на фотоприемнике при подаче на него и на излучатель непрерывного высокочастотного напря жения , При этом измерительный сигнал подают на фотоприемник также непрерьшно. Недостатком известного способа является низкая точность регистрации разности фаз из-за невозможност синхронной по фазе подачи непрерьшного высокочастотного напряжения на излучатель и фотоприемник. Наиболее близким к пписываемыму изобретению по техническому существ и достигаемому результату является способ регистрации разности фаз в светодальномере, содержащем излучатель и фотоприемник, путем сравнени измерительного и опорного сигналов на фотопрйемнике при подаче на него и на излучатель непрерывного высоко частотного напряжения. При этом измерительный сигнал подают также непрерывно и чередуют внутренний и внешний каналы. Недостатком данного способа является сложность составляющих его операций из-за необходимости точного симметрирования обоих каналов. Цепь изобретения - повьш1ение точ ности регистрации фаз в светодально мере с одновременным упрощением опе раций. Цель достигается тем, что в известном способе измерительный сигна подают на фотоприемник прерьшисто, а во время пауз подают немодулирова нь;й сигнал постоянной величины. На фиг. 1 изображена блок-схема электрооптического дальномера, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - пояснительные диаграммы. Блок-схема содержит генератор 1 высокой частоты, полупроводниковый квантовый излучателе 2, фотопрцемник 3, источник 4 тока смещения, пе редающий объектив 5, отражатель 6, приемный объектив 7, полевую диаф12рагму 8, источник 9 питания фотоприемника, прерьшатель 10 оптического сигнала, генератор 11 импульсов, дополнительный излучатель 12, синкронный детектор 13, нуль-индикатор 14. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Генератор 1 высокой частоты вьфабатывает напряжение U, (фиг. 2, а), которое поступает на полупроводниковый излучатель 2 и фотоприемник 3. Источник 4 постоянного тока обеспечивает излучателю необходимый ток смещения. Модулированный световой пучок от излучателя с помощью переда- ющего объектива 5 направляется на дистанцию и после отражения от отражателя 6 поступает через приемный объектив 7 и полевую диафрагму 8 на фотоприемник 3. В качестве фотоприемника, работающего в режиме фазо- вого детектирования может быть применен фотоэлектронный умножитель или лавинный фотодиод. Источник 9 слуткит для питания фотоприемника. Электромеханический вибратор - прерыватель 10, установленный непосредственно перед полевой диафрагмой 8, срабатывает с низкой частотой от импульсного генератора 11 и служи в качестве прерьшателя измерительного модулированного сигнала, пришедшего с дистанции. В результате прерывания через полевую диафрагму проходит световой поток Ф (фиг. 2, б). В периоды времени, когда сигнал с дистанции отсутствует (закрыт шторкой вибратора), фотоприемник засвечивается от дополнительного полупроводникового излучателя 12 импульсами света Ф (фиг. 2, в). Дополнительный источник также как и прерыватель питается от импульсного генератора 11. Результат поочередногй воздействия световых потоков Фр и Ф. представляет собой суммарный световой поток Ф (фиг. 2, г). В результате фазового детектирования сигналаФ в фотоприемнике, чувствительность которого управляется напряжением U,,, на его выходе в периоды приема сигнала с дистанции будет присутствовать напряжение ЕГ, величина которого пропорциональная косинусу угла сдвига фаз между сравниваемь&ш колебаниями, а в период приема немодулированного светового потока будет присутствовать..постоянное напряжение Е. В результате 3 этих двух процессов на выходе фотоприемника выделится напряжение низкой частоты Е, При сдвиге фаз О он будет иметь,вид, изображенный на фиг. 2, д, присдвиге фаз 180° вид, изображенный на фиг. 2, е, при сдвиге фаз 90° или 270° напряжение будет отсутствоват-ь (фиг. 2, ж), Величина Е, имеет постоянное зна чение, которое устанавливается изменением яркости дополнительного излучателя 12, а Е принимает максимальное значение при разности фаз О и 360°, минимальное при 180 . В точках 90 и 270° равны Е. Эти точки с максимальной кривизной кривой характеризуют наиболее высокую чувствительность регистрации разности фаз и называются нулевыми. Нулевые точки регистрируются с помощью синхронного детектора 13 и соединенного с ним нуль-индикатора 14. Установка нулевых отсчетов и нуль-индикатора в процессе измерения расстоя ний производится перестройкой оптической линии задержки, не показанной ни схеме, или перемещением приемопередатчика. По шкале, связанной с органом перестройки, отсчитываетс изменение расстояния. Упрощение электронной схемы пред лагаемого устройства достигается ис ключением специального опорного кан ла. Излучатель и фотоприемник включаются синхронно на выходе одного высокочастотного канала, что важно на сверхвысоких частотах, при которых раздельное питание излучателя и фототтриемник сопровождается энер1гетическими потерями. Устройство свободно также от другого недостатка, присущего известным устройствам, которое заключается в прохождении низкочастотного модулирующего сигнала в приемный канал в виде паразитной помехи, снижающей точность измерений. Дополнительный излучатель 12 расположен рядом с фотокатодом ФЭУ, в связи с чем яркость его в отличие от основного источника может быть незначительна. Для этой цели применен обычный полупроводниковый индикаторный диод типа АЛ102В, отличаю1ДИЙСЯ весьма малыми потреблением энергии, габаритами и ценой. Прерыватель светового потока выполнен в виде электромеханического вибратора, который состоит из катушки, магнитопровода и пружины со шторкой. Прерыватель обладает малыми габаритами и поэтому легко вписывается в оптическую.часть дальномера. Потребляемая энергия также невелика, эффективное прерьшание пучка производится при токе 1,4 мА и напряжении 5,7 В. Фиг. 1 дает представление о расположении прерывателя в действующем макете светодальномера, габариты прерывателя невелики, Исследования макета производились На частоте модуляции 150 мГц. Погрешность индикации измерялась путем плавного смещения отражателя по оптической скамье. Исследования показали, что погрешность индикации лучше, чем у светодальномера, реализующегоизвестный способ.

СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ РАЗНОСТИ ФАЗ В СВЕТОДАЛЬНОМЕРЕ, содержащем излучатель и фотоприемник, путем сравнения измерительного и опорного сигналов на фотоприемнике при подаче на него и на излучатель непрерьш- ного высокочастного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регистрации с одновременным упрощением операций, измерительный сигнал подают на фотоприемник прерьшисто, а во время пауз подают немодулированный сигнал постоянной величины.Фиг.)(ЛСПсо О5