Электрооптический дальномер

Электрооптический дальномер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

.1. ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАЛЬНОМЕР, содержащий источник излучения оптического диапазона, подключеннь (й к выходу генератора масштабных частот, соединенного с одним из входов фазового детектора непосредственно , а с другим - через смеситель , подключенный также к генератору гетеродинных частот, и фотоприемник , воспринимающий тсветовой поток, прошедший измеряемое расстояние , вход которого соединен с генератором гетеродинных частот, а выход - через узкополосный фильтр настроенный на промежуточную частоту , с фазойзмерительной пересчетной схемой с выходным цифровым индикатором , к которой подключены также генератор масштабных частот и выход смесителя, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения за исключением влияния нестабильности принимаемого сигнала, на выход узкополосного фильтра дополнительно включена схема запоминания формы сигнала, соединенная с фазойзмерительной схемой через ключ и элемент ИЛИ, к которой также через ключ подсоединен W узкополосный фильтр, приэтом ключи связаны со схемой управления режимом работы дальномера.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECllYBJlHH

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ИВЛЕВ 1 Еал

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР.

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3371695/18-10 (22) 26.12.81 (46) 15.04,83. Бюл. Р 14 (72) В.П. Землянский, Ф.З. Эмдин

Й АоА. Чащин (53) 528.517(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9586701 кл. G 01 С 3/00, 1975.

2. "Реодезия и картография", М.,,1977, Р 8 с. 53-59 ° (54)(57) 1. ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ

ДАЛЬНОМЕР, содержащий источник излучения оптического диапазона, подключенный к выходу генератора масштабных частот, соединенного с одним из входов фазового детектора непосредственно, а с другим — через смеситель, подключенный также к генера-тору гетеродинных частот, и фотоприемник, воспринимающий световой поток, прошедший измеряемое рас„.Я0„„1012017 А

>ui G 01 С 3/08 // G 01 $17 32 стояние, вход которого соединен с генератором гетеродинных частот, а выход — через узкополосный фильтр:; настроенный на премежуточную частоту, с фазоиэмерительной пересчетной схемой с выходным цифровым индикатором, к которой подключены также генератор масштабных частот и выход смесителя, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения эа исключением влияния нестабильности принимаемого сигнала, на выход узкополосного фильтра дополнительно включена схема запоминания формы сигнала, соединенная с фазоизмерительной схемой через ключ и элемент ИЛИ, к кото- Я рой также через ключ подсоединен узкополосный фильтр, при"этом ключи связаны со схемой управления режимом работы дальномера. С:

1012017

2. Дальномер по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что схема запоминания формы сигнала реализована как прибор с зарядной связью, выполняющий функции регистра сдвига, с. Изобретение относится к измерению расстояний прежде всего при геодезических работах, а конкретнее к электронно-оптическим фазовым дальномерам.

Известны электронно-оптические 5 дальномеры,в которых измерение фазового сдвига осуществляется на промежуточной частоте с помощью цифрового фазометра при коммутации измерительного и опорного каналов 1 .

На точность результатов измерения расстояний с помощью таких дальноме-. ров существенное влияние оказывают помехи, исключение которых требует заметного усложнения схемы цифрового фазометра.

Наиболее близким к предлагаемому

1 является электронно-оптический даль номер, содержащий источник излучения оптического диапазона, подключенный к выходу генератора мас20 штабных частот, соединенного с одним из входов фазового детектора непосредственно, а с другим — через смеситель, подключенный также к генератору гетеродинных частот, и фотоприемник, воспринимающий световой поток, прощедший измеряемое расстояние, вход которого соединен с генератором гетеродинных частот, а выход — через узкополосный фильтр, настроенный на З0 промежуточную частоту, а фазоизмерительной пересчетной схемой с выходным цифровым измерителем, к которой подключены также генератор масштабных частот и выход смесителя 1 2 . 35

Исследования дальномера показывают значительное воздействие формы принимаемого сигнала в различных режимах .работы на точность измерения расстояния. В режиме измерения рас- 40 стояния на форме принимаемого сигна-. ла заметно сказывается воздействие фоновой засветки, турбулентных процессов в атмосфере и т. и.

Цель изобретения — повышение точ- 45 ности измерений путем исключения влияния нестабильности формы сигнала.

Для достижения поставленной цели в электронно-оптическом дальномере, содержащем источник излучения, под- 50 ключенный к выходу генератора мас- . штабных частот, соединенного с одним из входов фазового детектора непосредственно, а с другим — через смеинтегрирующим фильтром на выходе, а также генератором тактовых импульсов и ключами на входе, подключенными к схеме управления режимом работы дальномера. ситель, подключенный также к генератору гетеродинных частот, и фотоприемник, вход которого соединен с генератором гетеродинных частот, а выход — через узкополосный:. фильтр, настроенный на промежуточную частоту, с фазоизмерительной пересчетной схемой с выходным цифровым индикатором, к которой подключены также генератор масштабных частот и выход смесителя, на выход узкополосного фильтра дополнительно подключена схема запоминания формы сигнала, соединенная с фазоизмери тельной схемой через ключ и элемент

ИЛИ, к которому также через ключ подсоединен узкополосный фильтр, при этом ключи связаны со схемой управления режимом работы дальномера.

Схема запоминания формы сигнала может быть реализована как прибор с зарядной связью, выполняющий функции регистра сдвига, с интегрирующим фильтром на выходе, генератором тактовых импульсов и ключами на входе, подключенными к"схеме управления режимом работы дальномера.

На фиг. 1 представлена структурная схема электронно-оптического дальномера; на фиг. 2 — предпочтительный вариант релизации схемы запоминания формы сигнала.

Генератор 1 масштабных частот подает на источник 2 излучения сигналы с частотами f <, f„zи Ез, синхронизированными по фазе. Генератор 3 гетеродинных частот вырабатывает высокочастотные сигналы с частотой f < и

Для обеспечения соблюдения соотношения м г1 м г пР з используется система фазовой авто" подстройки частоты, поддерживающая стабильность частот Ег и 1-, выраба. тываемых генератором 3, и включающая в себя кроме генераторов масштабных и гетеродинных частот фазовый детектор 4 и смеситель 5.На выходе смесителя 5 при поступлении на его входы сигналов с частотами

f„< и fq образуется сигнал 1Ц частоты f который поступает на один из входов фазового детектора 4, на другой вход которого постуйает сиг1012017

35 моментам пересечения нулевого уров,ня. передними Фронтами исследуемого 65 нал U< частоты f> . На выходе фазо. вого детектора 4 образуется сигнал

Б д,величина которого определяется разностью фаз сигналов Ц и U для управления частотой генератора 3 гетеродинных частот. При изменении по какой-либо причине величины частоты fI изменяется величина Г„ -Е „, 4 И1 становясь отличной от требуемого значения. Это ведет к изменению величины сигнала U и изменению величины 1,.„ до тех пор, пока величи на fM„ f<„ не будет равна Х„ . Высокочастотнйм сигналом с частотой модулируется по интенсивности оптйческое излучение, создаваемое источником оптического излучения 2, которое посылается на дистанцию, отражается от отражателя и возвращается на фотоприемник б на который одновременно поступает сигнал с частотой

fI-„. на выходе фотоприемника б выде, 20 ляется cHrHan Уэ частоты fð= f>

Через узкополосный фильтр, наст-роенный на частоту f„, сигнал частоты f с выхода фотоприемника б поступает на схему 8 запоминания формы сигнала. Схема 8 через ключ 9 соединена с элементом ИЛИ 10, к которому через ключ 11 непосредственно подключен фильтр 7. Элемент

ИЛИ 10 пропускает сигнал на фаэо- З0 измерительную схему 12 с цифровым табло 13. Схема 14 управления режимом работы управляет ключами 9 и 11.

В режиме измерения расстояния сигнал с выхода узкополосного фильтра 7 поступает на вход с ключа 15 схемы 8. На его вход б в течение некоторого определенного и наперед заданного времени измерения 40 поступает сигнал со схемы управ ления 14, открывающий ключ 15 на время Г ; С выхода ключа 15 сигнал частоты Е„р поступает на вход генератора 16 тактовых импульсов, который начинает вырабатывать пачки так- 45 товых импульсов, следующих с частотой Б т К„ . Одновременно с входа ключа 15 сигнал поступает на:.вход

4 ключа 17. B режиме измерения расстояния на вход 0 ключа 17 посту- 50 пает сигнал со схемы управления 14, открывающий ключ 17 на время работй в режиме измерения расстояния. Сигнал с выхода ключа 15 через ключ 17 поступает на регистр 18 сдвига, ко- 55 торый может быть выполнен на приборе с зарядной связью. В регистре

18 сдвига записывается и запоминается форма исследуемого аналогового сигнала, поступающего с выхода узкополосного фильтра 7. Если фазовый сдвиг, несущий информацию об измеряемом расстоянии, определяется по

Ug и опорного сигналов U имеет смысл запоминать только передний фронт исследуемого сигнала.На удрав ляющий вход регистра 18 сдвига,с выхода генератора 16 тактовых импульсов ,.поступают импульсы, управляющие рабо той регистра 18 и обеспечивающие продвижение записанной информации с входа на выход регистра. После окончания режима измерения расстояния- сигналами с выхода схемы управления 14 закрываются ключи 15 и 17 и сигнал Пз не поступает на вход регистра 18 сдвига. Одновременно прекращается работа генератора тактовых импульсов 16. В пересчетной Фазоизмерительной схеме

12 определяется фазовый сдвиг ь.Ч между сигналами U .и Ь, поступающими с выходов смесителя 5 и узкополосного фильтра 7:

2D

-с где Р— измеряемое расстояние; с — скорость света.

Фазовый сдвиг в схеме 12 преобразуется во временной интервал, который в целях его измерения заполняется счетными импульсами, следующими с частотой т „и вырабатываемыми из сигнала частоты ц, посТупающего на один из входов схемы 12. В режиме калибровки дальномера (режим оптического короткого замыкания) оптический сигнал от источника 2 оптического излучения, пройдя некоторое расстояние внутри прибора, поступает на фотоприемник 6 и через узколосный фильтр

7 на вход схемы 8 запоминания формы сигнала. В режиме калибровки, однако ключ 17 закрыт. Поэтому сигнал не поступает на вход регистра 18 сдвига.

Тактовые:-:импульсы от генератора поступают на управляющий вход регистра

18 сдвига и обеспечивают получение на выходе регистра 18 сдвига информации, записанной в режиме измерения расстояния. Таким образом, в режиме калибровки с выхода интегрирующего фильтра 19 на вход ключа 9 поступает сигнал„ форма которого .соответствует форме сигналов, поступающего на этот ключ в режиме измерения расстояния, а фаза соответствует фазе сигнала, полученного на выходе узкополосного фильтра 7, в режиме калибровки или оптического короткого замыкания.,С выхода схемы 8 через второй ключ 9, открываемый по сигналу со схемы управления 14, и схему ИЛИ 10 поступает на один из входов схемы 12 сигнал, имекщий форму сигнала, получаемого на выходе узкополосного Фильтра

7 в режиме измерения расстояния до отражателя, а по фазе жестко привязанной к сигналу на-выходе узкополосного Фильтра 7 в режиме калибровки. Ключ 11 закрыт по сигналу со

1012017

Составитель Ю. Ферштман

Редактор Т. Веселова ТехредТ Фанта Корректор О. Билак

Заказ 2742/48 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород ул. Проект ная, 4 схемы управления. Измерение фазовогс сдвига производится также, как и в режиме измерения до отражателя.

Введение в электронно-оптический дальномер схемы запоминания формы сигнала йоэволяет повысить точность

Э измерений эа счет того, что на вход фазоизмерительнбй схемй поступают, в режимах измерения расстояния до отражателя и калибровки, сигналы одинаковой формы.

Проведенные испытания макета предлагаемого электронно-оптического, дальномера показывают, что он обеспечивает измерения расстояний от 2 до 2000 м со среднеквадратической погрешностью измерения 12 мм. Таким образом, погрешность измерения предлагаемого дальномера на 40% меньше, чем погрешность известного светодальномера, при практическом сохранении весогабаритных. характеристик и незначительном усложнении схемы дальномера.