Устройство для измерения расстояния Советский патент 1980 года по МПК G01C3/00 G01S9/62 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ

Изобретение относится к оптической локации и может быть использовано в геодезии для измерения расстояний, а также для контроля профиля сложных деталей и конструкций. Известны оптические устройства для измерения расстояний, основанные на использовании метода измерения фазового сдвига между двумя сигналами - опорным и измерительным, Известное устройство для измерения расстояний содержит источник модулированного излучения, .-полупрозрачное и поворотное зеркала и два канала обработки сигнала, ВЫХОДЕ которых подключены к фазометру f1). В указанном устройстве имеет место погрешность измерения из-за нэиде тичности и нестабильности фазочастот характеристик элементов опорного и Т1змёрительного каналов и паразитной электрической связи между каналами фазометра. Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения расстояния, содержащее источник модулированного излучения, полупрозрач ное и поворотное зеркала, отражатель обтюратор, фотоприемник, преобразова тель частоты, перек.пгочатель, два уэКОПО.ЛОСНЫХ усилителя, фазовый детектор, отсчетное устройство, а также блок управления 2. Недостатком известного устройства является низкая точность измерения изза нестабильности и неидентичности фазочастотных характеристик узкополосных усилителей. Целью изобретения яв.ляется повышение точности из epeний, Это достигается тем,что в предлагae 5Ge устройство, содержащее оптически связанные р{сточник модулированного излучения, полупрозрачное и поворотное зеркала, отражатель и обтюратор, а также последовательно соединенные фотоприемник, преобразователь частоты, первый переключатель, параллельно включенные первый и второй узкополосные усилители, первый фазовый детектор, отсчетное устройство, а также блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам обтюратора и первого переключателя, выходами первого переключателя и входом отсчетного устройства введены параллельно включенный компенсирующий канал, состоящий из последовательно соединеных вто;рого первключателяf третьего угкопо:лосногО усилителя., второго фазсшогс детектора;, синхронного детекто1эа и суг...матора, а также третий перек.лючатель и делитель частоты, вход которого связан с блоком управления, а выход - с упраЕЛяю11Имк входами син кронного детектора и второго и третьего переключателейf при этом пефзый к второй вхо.цы третьего перек.лн)чатепя соединены соответственно с выходами первого и второго узкополосных усилителей выход - с управляюЕдим

; входо 1 второго фазового детектора . а второй вкод су.1матора соединен с вы :одом первого фазового детек1 ора.

На чертеже представлена структурI ная схема предложенного устройс:тза„

Схема включает источник 1 мод;/ли; р.СБаннсго нз.лучения полупрозрачное .зерка ю 2; отражатель 3 поворотное ; зеркало 4 обтюратор 5.| фотопркем: кик 6| преобразовате-пь частоты 7; nepBtiifs переключатель 8; первый узкополосный усилитель 9; второй лосный усилитель lO; первый детектор 11; сумматор 12; отсчетное устройство 13 синхронный детект.эр 14I второй фазовый детектор 15; второй переключао:ель 16: третий узкополоскый усилитель 17; третий перекл;с ;чатель 18 делитель частоты 19 и блок управления 20

Световой поток от источника мо,цу .П1.1ровакного из;гучения 1 с nof.toi:i:ifc::-o полуп;эозрачного зеркала 2 ра.зде.пяется на два потока опорный и измерите..

С помощью обтюратора 5 опорнЕх1.й световой поток, отраженный от зерка2 и кзмерительньзй;

аженный

от объекта с отражателем 3,, с момо-щью обтюратора 5 поочередно направляюп.ся на фотоприемник б„ Выходноенапряжение фотоприемника 6 поступает на преобразоЕате ь частотен 7 и затем: через автоматический перньй л.ереклк.-чатель 8, синхронизируемый блок уп™равления 20 с работой обтюратора 5 ,на вход,а. узкополосньзх усилитетей 9 и 10 „ Усилителями 9. и 10 выдрал нется- несущая модулированных колебаний Фазовый сдвиг выходных напряжений усилителей, пропорциональный измеряемому расстоянию,, определяется с помощью первого фазового детектора 11 и отсчетного устройства I 3 ,

В процессе работы усгройссева в.ходные и : выходные напряжени.я узкополосных усилителей 9 и 10 с помощью переключателей 16 и 18 поочередно подключаются ко входу узкополосного усилителя 17 и второму входу фазового детектора 15,

Коэффициент деления делителя 19 выбирается из условия j, что период выходного напряжения делителя частоты Tj,.; . , где Тэк.а. экв.нвалентнгг.я постОЯнная времени третьег.с уэкополосно о усилите.п.п 17

Обозначим фазоЕые сдвиги,, вносимые уэкополосными усилителями 9, 10 и 17 - Ч ,. , Ч, , Ч;; . Тогда в один из тактов работы переключателей 16 и 18 постоянная составляющая выходного капрякения первого фазового детектора 11 пропорциональна разности -V, -% 1 в следующий - 4j .;.. При этом разкость постоянных составляющих н.апряжения на выходе второго фазового деIeKTopa 15 в два соседних такта работы; а., .следовательно, и выходное напр.яжение синхронного детектора 14 пропорционально разности фазовых сдв-гоз f, -ТI ,п вносиг-ых узкополосными ус1-1Л.ителями 9 и 10 основного канала..

Это напр.чжение суьдмируется с напряжением на выхо.де первохо фазового детектора 11 и компенсирует погрешность от нестабильно.сти и неидентичнос :и фазочастотных характеристик узкополо.сных усилителей 9 и 10, чем обеспечивается повьп.иение точности измерений

Устройство для изг -1ерения расстояния;, содержащее оптически связанные У;:СТОЧНИК модулированного излучения, полупрозрачное и .поворотное зеркала отражатель и обтюратор , а также последовате-тьво соединенные фотоприемник, преобразователь частоты, первый переключатель, параллельно Ггключенные первый и второй узко 7О.лосные усилители, первый фазовый детектор, отсчетное устройство, а блок управ.л.зния, выходы которого подключены к управляющим вхо;г..ам обтюратора и первого перек.пюча-теля, отличаю шее сятем,

что, с целью повьплення точности измерений, в него между выкoдa.1.и первого переключателя и входом отсчетйого устройства в.8едены параллельно зключенный компенсируюЕдий канаг

состоящий из последовательно соединенных второго переключателя ,,, третьего узкополосного усилителя,, второго фазового детектора, синхронного детектора и cyrviiviaTOpa, а также третий

переключатель и делмлель частоты,

Ехо.в, которого связан с блоком управления, а выход - с упранляюьшми входами синхронного детектора и второго к третьего переключателей, при

этом первый и второй входы третьего переключателя соединены соответственно с вых-одагли первого и второго узкополосных усилителей, выход , с управ.ПЯЮПЙ1М входом второго фазового детектора, а второй вход сумматора соединен с выходом первого фазового детектора

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2,Экспресс-информация, Контрольно-измерительная техника , 1973 г.,

№ 14, стр. 9-11 (прототип).