Светодальномер
Иллюстрации
Реферат
/ -.-., В.Р.Шульц и В.И.Яненко
Ф ч
У
/ ,Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамеци научно- .- исследовательский институт горной геомеханикй-. и маркшейдерского дела (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СВЕТОДАЛЬНОМЕР
Изобретение относится к геодезическим измерениям, а конкретнее к светодальномерам для измерения рас- . стояний прк геодезических н маркшей5 дерских работах.
Известны светодальномеры с плавным изменением частоты модуляции излучаемого светового потока, в которых расстояние определяется по разности фаз сигнала, прошедшего измеряемую дистанцию, и опорного сигнала fl).
Однако представление результата измерений в цифровой форме в таких дальномерах требует серьезного успожнения схемы.
Известен светодальномер, прк помощи которого решается задача представления результата измерений расстояния в цифровой форме, который содерхит генератор с плавно перестракваемой частотой P2), Однако в нем определяются два блккайшкх зкачения частоты генератора, при которых фазы измерительного и опорного сигналов равны. На личие дополнительного генератора, обеспечивающего запоминание одной
as частот, при которой фазы равны, оказывает заметное влияние на точность. Не исключена в этом дальномере и ручная перестройка частоты этого дополнительного генератора.
Известен светодальномер с цифровым выходом, содерхащкй опорный гене-. ратор стабильной частоты и перестра" иваемый по частоте генератор, подключенный к модулятору излучателя светового потока и фотоприемнику, воспринимающему отракенный.световой поток и подключенному к фазовому детектору f 3).
Но..в этом дальномере цифровая индикация определяемого расстояния основана на преобразовании измеряемой разности фаэ, что не позволяет испольэовать преимущества известного принципа измерения разности частот, Цель изобретения состоит в том, чтобы в дальномере со сравнительно простым схемнжк построением обеспечить непосредственное представление в цифровой форме результатов измерен ния расстояний как функции разности частот опорного и перестраиваемо го генератора.
Дпя дортикенкя указанной цели опарный генератор так ке, как и перестраиваеьаай генератор, подключен к модулятору через электронный пере-.
987384 ключатель и .смеситель, к второму входу которого подключен вспомогательный генератор, соединенный с фазовым детектором через регулируемый фазовращатель, а дополнительно введенный генератор коммутационных сигналов, управляющий электронным переключателем опорного и перестраиваемого генераторов, соединен с вторым электронным переключателем, через который фазовый детектор связан с интеграторами соответственно в цепях перестройки частоты и управления фазовращателем.
На чертеже приведена блок-схема устройства. (5
Светодальномер содержит генератор 1 стабильнбй частоты и генератор 2 перестраиваемой частоты, которые посредством электронного переключателя 3 поочередно подключаются 20 через смеситель 4 к модулятору 5 излучателя б.
Выходы вспомогательного генератора 7 подключены к второму входу преобразователя частоты и к перестраивае-25 мому фаэовращателю 8. Выход фотоприемника 9 через усилитель 10 подключен к фазовому детектору 11, второй вход которого соединен с выходом фазовращателя 8. Выход фазового детектора 11 соединен с входом электронного переключателя 12, один из выходов которого соединен через интегратор 13 сигналов с реактивным элементом генератора 2, а второйчерез интегратор 14 сигналов с реактивным элементом фазовращателя 8.
Генератор 15 коммутационных импульсов подключен к управляющим входам электронных переключателей 3 и 12.
Сигналами от генератора 15., поступающими синхронно на коммутационные входы электронных переключателей
3 и 12, попеременно коммутируются = выходы генераторов 2 и 1 на смеситель 4, а выходы интеграторов 13 и 14 - к генератору 2 перестраиваемой частоты и к фазовращателю 8 соответственно. В первый период коммутации переключателей 3 и 12 выход генератора 1 подключен к смесителю 4 и к входу внешней модуляции фотоприемника 9, а выход фазово"
ro детектора 11 через интегратор
14 - к фаэовращателю 8. При этом на входах фазового детектора 11 появляются сигналы от вспомогательного генератора 7, поступающие через фазовращатель 8 и через усилитель
10 сигналы от фотоприемника 9, полученные как разность опорной частоты генератора 1 и сигналов, пришедщих с дистанции, С известной степенью точности можно считать, что частоты генераторов 1 и 7 и параметры измеряемой линии в период . И цикла измерений стабильны. В общем случае при включении схемы на выходе фазового детектора 11 появляется сигнал рассогласования, выз.ванный имеющимся фазовым сдвигом между указанными сигналами, посту пившими на его входы. Сигнал с выхода фазового детектора 11 поступает через электронный переключатель
12 на интегратор 14 сигналов, и, воздействуя на реактивный элемент фаэовращателя 8, изменяет фазу сигнала, поступающего от генератора 7 на фазовый детектор 11. На выходе последнего напряжение становится равным нулю. Время сохранения уровня сигнала на интеграторе выбирается достаточно большим - таким, чтобы за время второго периода измерения он не изменялся более, чем на 0,1%. Таким образом, формируется опорный сигнал на первой измеряемой частоте f .
Во второй период коммутации электронных переключателей 3 и 12, устанавливаемый сигналом от генератора 15, на дистанцию посылается сигнал с частотой f . На выходе фазового детектора 11 снова появляется сигнал рассогласования за счет сдвига фаз сигналов, поступивших на его входы от ге-. нератора 7 и от фотоприемника 9.
При этом сдвиг фазы сигнала, подаваемого от генератора 7 через фазовращатель 8, такой же, как у сигнала в первый период измерения. Сигнал . рассогласования от фазового детектора 11 через электронный переключатель 12 и интегратор 13 сигналов поступает на реактивный элемент генератора 2., изменяет его частоту до величины, при которой сигнал рассогласования на выходе фазового детектора 11 становится равным нулю. Постоянная времени интегратора сигналов выбирается достаточно большой, ее оптимальное значение определяется требуемой точностью измерения светодальномера.
Генератор 15 коммутирует электронные переключатели 3 и 12 с большой скоростью (100-400 1"v) s результате чего фаза фазовращателя 8 и частота генератора 2 остаются почти постоянными и их нестабильность, как показали испытания макета светодальномера, дают не более половины общей погрешности измерений светодальноме-, раа
Выходы генераторов 1 и. 2 подключены к преобразователю 16 частоты, выход которого связан с счетно-логической электронной схемой 17, в которой производится вычисление из-. меряемого расстояния как функции разности частот генераторов 1 и 2 по известной формуле L = 2() ° р,— К
987384
Формула изобретения
К счетно-логической схеме 17 подклю- чено цифровое табло 18 на котором высвечиваются показания о измеряемом расстоянии.
Предлагаемая схема была опробована на макете. При его испытаниях была получена погрешность измерений
1 2 00 О О Ь с1. Измерения производились на линии от 10 до 100 м, измеренной с площадью компарированно 50-ти метровой рулетки.
Введение в схему светодальномера интеграторов сигналов, подключенных к фазовращателю и перестраиваемому генератору, сохраняющих уровни сиг-, налов s интервалах, коммутации, поз-. воляет получить относительно про« стую и надежную в эксплуатации схе- му светодальномера для измерения небольших расстояний при маркшейдерских, геодезических и других работах.
Светодальномер с цифровым выходом, содержащий опорный генератор стабильной частоты и перестраиваемый по частоте генератор, подключенный к модулятору излучателя светового потока и фотоприемнику, вос° принимающему отраженный световой поток и подключенному к фазовому де тектору, о т л н ч а ю щ.н и с я тем, что, е целью непосредственного, представления в цифровой форме результатов измерений как функции разности частот опорного н перестраи» ваемого генератора, опорный генератор так же, как н перестраиваемый генератор, подключен к модулятору через электронный переключатель и смеснтель к
10 второму входу которого подключен вспомогательный генератор, соединенный с фазовым.детектором через регу лируевый фазовращатель, а дополнительно введенный генератор коммутацй15 онных сигналов, управляющий электронным переключателем опорного и перестраиваемого генераторов, соединен также с вторым электройным переключателем, через который фазовый
20 детектор соединен с интеграторами соответственно в цепях перестройки частоты и управления фазовращателем.
Источники информации, 25 принятые"во внимание при экспертизе
1. Гауф М. Электронные теодолиты и тахеометры . И., Недра, 1978, 127-131 °
2. Лобачев В.М. РадиоэлектронЗО ная геодезия. И., Недра, 1980, 124-141.
3 ° Патент QUA В 4146328, кл.356-5, .:1979 °
987384
Составитель l0. Ферштман
Редактор A.Øèûêèíà Техред 34Костик Корректор О. Билак
° В
Ю
Заказ 1027Ч/25 Тиржк 600 Поднисное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР . no делам изобретений и открытий ..
ll3035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4