Способ регистрации разности фаз в светодальномере

Способ регистрации разности фаз в светодальномере

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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 непрерьшного 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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН..Я0„„5960а

А юв4 G 01 С 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2325599/18-10 (22) 23.02.76 (46) 15.10.86. Бюл, Ф 38 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) И.А.Пспов, В.А,Синицын, Ю.Н.Ведеников, С.Ф.Павлов и C.Ë.Ðoçåèòóëåð (53) 528.517(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 236033,. кл. С 01 С 9/39, 1969.

Авторское свидетельство СССР

У 489938, кл, G 01 С 3/00, 1974. (54) (57) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ РАЗНОСТИ

ФАЗ В CBETOgAJIbHOMEPF„ содержащем излучатель и фотоприемник, путем сравнения измерительного и опорного сигналов на фотоприемнике при подаче на него и на излучатель непрерывного высокочастного напряжения, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности регистрации с одновременным упрощением операций, измерительный сигнал подают на фотоприемник прерывисто, а во время пауз подают немодулированный сигнал постоянной величины.

96041 2

4 5

Изобретение относится к области измерения расстояний геодезическими способами и может найти применение в геодезии, навигации и машиностроении при решении задач точной дальнометрии.

Известный способ регистрации разности фаэ в светодальномере, содержащем излучатель и фотоприемнпк, путем сравнения измерительного и опорного сигналов на фотоприемнике при подаче на него и на излучатель непрерывного высокочастотного напряжения.

При этом измерительный сигнал подают на фотоприемник также непрерывно.

Недостатком известного способа является низкая точность регистрации разности фаэ из-за невозможности синхронной по фазе подачи непрерывного высокочастотного напряжения на излучатель и фотоприемник.

Наиболее близким к писываемыму изобретению по техническому существу и достигаемому результату является 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 непрерывного высокочастотного напряжения. При этом измерительный сигнал подают также непрерывно и чередуют внутренний и внешний каналы.

Недостатком данного способа является сложность составляющих его операций иэ-за необходимости точного симметрирования обоих каналов.

Цель изобретения — повышение точности регистрации фаз в светодальномере с одновременным упрощением операций.

Цель достигается тем, что в известном способе измерительный сигнал подают на фотоприемник прерывисто, а во время пауз подают немодулированный 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 излучатель 2, фотоприемник 3, источник 4 тока смещения., передающий объектив 5, отражатель б, приемный объектив 7, полевую диаф5

55 рагму 8, источник 9 питания фотоприемника, прерыватель 10 оптического сигнала, генератор 11 импульсов, дополнительный излучатель 12, синхронный детектор 13, нуль-индикатор 14.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Генератор 1 высокой частоты вырабатывает напряжение U ((фиг. 2, а), которое поступает на йолупроводниковый 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 б 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 служит для питания фотоприемника. Электромеханический вибратор — прерыватель

10, установленный непосредственно перед полевой диафрагмой 8, срабатывает с низкой частотой от импульсного генератора 11 и служит в качестве прерывателя измерительного модулированного сигнала, пришедшего с дистанции. В результате прерывания через полевую диафрагму проходит световой поток Р (фиг. 2, б). В периоды времени, когда сигнал с дистанции отсутствует (закрыт шторкой вибратора), фотоприемник засвечивается от дополнительного полупроводникового излучателя 12 импульсами света Р (фиг. 2, в). Дополнительный источник также как и прерыватель питается от импульсного генератора 11. Результат поочередного воздействия световых потоков Ч и СР представляет собой суммарный световой поток сР (фиг. 2, г). В результате фазового детектирования сигналасР s фотоприемнике, чувствительность которого управляется напряжением U, на его выходе в периоды приема сигнала с дистанции будет присутствовать напряжение

Е, величина которого пропорциональ- ная косинусу угла сдвига фаз между сравниваемыми колебаниями, а в период приема немодулированного светового потока будет присутствовать..постоянное напряжение Е . В результате

96041

3 5 этих двух процессов на выходе фотоприемника выделится напряжение низкой частоты Е, При сдвиге фаз 0 оно будет иметь.вид, изображенный на фиг. 2, д, при сдвиге фаз 180 вид, изображенный на фиг. 2, е, при сдвиге фаз 90 или 270 напряжение будет отсутствовать (фиг, 2, ж), Величина Е, имеет постоянное значение, которое устанавливается изменением яркости дополнительного излучателя 12, а Е принимает максимальное значение при разности фаз

0 и 360, минимальное при 180 . В точках 90 и 270 равны E . 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 расстояний производится перестройкой оптической линии задержки, не показанной нй схеме, или перемещением приемопередатчика. Но шкале, связанной с органом перестройки, отсчитывается изменение расстояния.

Упрощение электронной схемы предлагаемого устройства достигается исключением специального опорного канала. Излучатель и фотоприемник включаются синхронно на выходе одного высокочастотного канала, что важно на сверхвысоких частотах, при которых раздельное питание излучателя и фотоприемник сопровождается энергетическими 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 рас10 положен рядом с фотокатодом ФЗУ, в связи с чем яркость его в отличие от основного источника может быть незначительна. Для этой цели применен обычный полупроводниковый инди15 каторный диод типа АЛ102В, отличающийся весьма малыми потреблением энергии, габаритами и ценой.

Прерыватель светового потока выполнен в виде электромеханического

2О вибратора, который состоит из катушки, магнитопровода и пружины со шторкой. Прерыватель обладает малыми габаритами и поэтому легко вписывается в оптическую. часть дальномера, 25 Потребляемая энергия также невелика, эффективное прерывание пучка производится при токе 1 4 мА и напряжении 5,7 В. Фиг, 1 дает представление о расположении прерывателя в

1О действующем макете светодальномера, габариты прерывателя невелики.

Исследования макета производились на частоте модуляции 150 мГц. Погреш ность индикации измерялась путем

35 ""авного смещения Отражателя по Оп тической скамье. Исследования показали, что погрешность индикации лучше, чем у светодальномера, реализующего известный способ.

59б 041

Составитель

Техред А.Кравчук

Корректор А.Зимокосов

Редактор Л.Письман

Заказ 5588/2

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул.Проектная, 4

Е

Ео

Еу

Тираж 670

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэрбретений и открытий

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