Фотоэлектрическое устройство для измерения поперечных смещений относительно направления, заданного световым лучом

Патент 1000757

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Рвспублик i»1000757 (63) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 171L81 (21) 3353427/18-10 с присоединением заявки ¹вЂ” (23) ПриоритетвЂ”

Опубликовано 280283. Бюллетень ¹8

Дата опубликования описания 280283 (И3 М. Кл.з

G 0l С 15/12

G 01 В 11/26

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (БЗ) УДК 528 528+531 .717 86 (088 8) А.М. Жилкин, А.В. Фальцман, В.A. Илюхин, / Х"-

A.Å. Здобников и В.В. Тарасов

- ° Ф

4 (72) Авторы изобретения

Московский ордена Ленина институт инжене геодезии, аэрофотосъемки и картографии (71) Заявитель (.54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПОПЕРЕЧНЫХ СМЕЩЕНИЙ ОТНОСИТЕЛЬНО НАПРАВЛЕНИЯ, ЗАДАННОГО СВЕТОВЫМ ЛУЧОМ

Изобретение относится к инженерно-геодезическим измерениям, а точнее к устройствам для измерения поперечных смещений при створных наблюдениях, контроле прямолинейности и плоскостности, а также при других видах определения взаимного положения объектов.

Известны устройства для измерения поперечных смещений относительно направления, заданного световым лучом, например, лучом лазера, установленного на одном конце задаваемой линии, с помощью устанавливаемого в контролируемых точках приемного узла, регистрирующего положение оси светового луча (1).

В таких устройствах может предусматриваться как визуальная, так и фотоэлектрическая регистрация. Но даже и в .последнем случае точность определения ограничена нестабильностью положения энергетической оси задающего пучка.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее узел сообщения сканирующего движения и щелевой анализатор с фотоприемником, подключенным к регистрирующему прибору через последовательно соединенные резонансный усилитель, настроенный на частоту сканирования, и фазовый детектор. В таком устройстве с помощью фазового детектора, на который в качестве опорного напряжения подается напряжение управления узлом сканирования, определяется не только величина, но направление смещения относительно оси сканирования задающего светового пучка g2Q

Но с подачей опорного напряжения на фазовый детектор связаны определенные затруднения, поскольку необходимо или соединить подвижный щелевой анализатор с узлом сканирования кабельной связью, или какимлибо другим видом связи.

Цель изобретения вЂ” упрощение опре деления направления измеряемого смещения.

Для достижения цели в устройстве к выходу фотоприемника дополнительНо подключен резонансный усилитель, настроенный на удвоенную частоту. сканирования и соединенный с вторым входом фазового детектора через дополнительный делитель частоты на 2.

Кроме того, с целью обеспечения текущей калибровки и настройки при1000757 бора хотя бы одна из шторок щелевого анализатора сделана подвижной.

На чертеже приведена функциональ .ная схема устройства., Устройство содержит последовательно установленные формирователь

1 опорного пучка, узел 2 сканирования и измеритель 3 в виде щелевого анализатора, установленного эа ним фотоприемника 4 и последовательно соединенных резонансного усилителя

5, настроенного на частоту сканирования пучка, фазового детектора 6 и регистрирующего прибора 7. В измеритель также введен формирователь опорного напряжения, подключенный к выходу фотоприемника 4 и состоящий иэ последовательно соединенных дополнителЬного резонансного усилителя 8, настроенного на удвоенную частоту сканирования пучка,и делителя 9 частоты, выход которого подключен к входу фазового детектора б.

При попадании светового сканируемого опорного пучка.в входное от" верстие щелевого анализатора 3 на выходе фотоприемника 4 возникает периодический сигнал с частотой сканирования f< . При совгадении оси сканирования пучка с центром щелевого анализатора 3 амплитуда первой гармоники напряжения на выходе фотоприемного устройства равна нулю, а второй вЂ” максимальна. При смещении оси сканирования пучка относительно центра щелевого анализатора 3 в спектре выходного сигнала фотоприемника 4 появляется гармоника с частотой f, амплитуда которой пропорциональна величине смещения, а фаза изменяется на 180о при изменении направления смещения. При этом амплитуда второй гармоники изменяется незначительно, и фаза ее остается неизменной. Напряжение первой гармоники сигнала на выходе фотоприемника

4 выделяется резонансным усилителем

5, настроенным на частоту йо, и поступает на сигнальный вход фазового детектора б. Напряжение второй гармоники на выходе фотоприемника устройства выделяется дополнительным резонансным усилителем 8, настроенным на частоту 2 f и поступает на вход делителя 9 частоты, выполненный например, на триггера, на выходе которого образуется сигнал с частотой

f . Этот сигнал подается в качестве опорного напряжения на фазовый детектор 6, выходное напряжение которого измеряется регистрирующим прибором 7. Поскольку при изменении знака направления смещения оси сканирования пучка относительно центра щелевого анализатора 3 фаза первой гармоники напряжения на выходе фотоприемного устройства изменяется на

180, а фаза второй гармоники остается постоянной, то показания регистрирующего прибора 7 изменяют знак.

Следовательно, предложенное устройство позволяет определить как величину, так и направление поперечного смещения центра щелевого анализатора 3 относительно опорного направления, заданного осью сканирования светового пучка. В момент вклю10 чения прибора делитель частоты, выполненный на триггера, может устанавливаться в произвольное положение, что может привести к изменению фазы опорного напряжения на 180 от включения к включению и, следовательно, нарушить соответствие между знаком смещения и направлением отклонения стрелки регистрирующего прибора 7. Для устранения этого недостат20 ка одна из шторок щелевого анализатора 3 сделана подвижной. При смещении ее происходит смецение в целом целевого анализатора на определенную величину, и в определенном направлении. Сопоставляя изменение показаний регистрируюцего прибора 7 при смещении шторки, можно установить соответствие между направлениями смещения щелевого анализатора 3 и показанием регистрирующего прибора

З0 7, и одновременно осуществить калибровку устройства, так как смецение одной из шторок эквивалентно смещению центра щелевого анализатора 3 на известную величину.

35 Предлагаемое устройство может работать как в качестве концевого измерителя поперечных смещений, так и промежуточного.

Известно, что при проведении иэ40 мерений на трассах 100 м и более, объем подготовительных работ составляет 60Ъ от общего объема времени.

Использование предлагаемого устрой- ства позволит сократить объем под45 готовительных работ до 35-40% за счет исключения кабельной связи между сканирующим устройством, установленным в начале трассы, и фазовым детектором измерителя, расположенным на контролируемой трассе, Кроме того, значительно облегчается и упрощается организация измерений в труднодоступной местности, где вообще не удается проложить кабельную связь (например, водные преграды, 55 расщелины пропасти и т.п.).

Таким образом, устройство позволяет повысить производительность труда и оперативность выполнения измерений.

Формула изобретения

1. Фотоэлектрическое устройство

65 для измерения поперечных смещений

1000757

Составитель Ю. Ферштман

Редактор Е. Лушникова Техред N.Tenep Корректор А. Дзятко

Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1354/39

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 относительно направления, заданного световым лучом, содержащее узел сканирующего смещения луча и щелевой анализатор с фотоприемником, подключенным к регистрирующему прибору через последовательно соединенные резонансный усилитель, настроенный на частоту сканирования, и фазовый детектор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения определения направления измеряемого смещения, к выходу фотоприемника дополнительно подключен резонансный уси,литель, настроенный на удвоенную частоту сканирования и соединенный с вторым входом фазового детектора через дополнительный делитель частоты на 2.

2. устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения текущей калибровки и настройки регистрирующего прибора, хотя бы одна из шторок щелевого анализатора выполнена подвижной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Методы и приборы высокочастот10 ных геодезических измерений в строительстве. М., Недра, 1976, с. 248-249.

2. Плошай Л.Л. и др. Выбор оптимальных параметров устройства для

15 измерения прямолинейности . - Оптико-механическая промышленность, 1978, 9 9.