Электронно-оптический дальномер
с Pi
I, 1
:; ; О с - сг, с с
О П И С А Н--И=И
ИЗОБРЕТЕНИЯ и1 49362 8
Воюз бовйских
Социалистических
Реснублик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.09.73 (21) 1964973/18-10 с присоединением заявки № (51) М. Кл. G Olc 3/00
Государственный комитет
Совета Министров СССР яо делам изобретений и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.11.75. Бюллетень № 44 (53) УДК 528.517(088.8) (45) Дата опубликования описания 09.06.78 (72) Авторы изобретения
Е. С. Колесник, В. И. Луценко и В. Г. Сергеев
Харьковский авиационный институт (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАЛЬНОМЕР
Изобретение относится к технике измерения расстояний и может быть использовано в геодезии, навигации, при монтаже сложных крупных инженерных сооружений.
Известны электронно-оптические дальномеры, содержащие широкополосный усилитель и контур обратной связи, замыкаемый излучение оптического квантового генератора, прошедшим измеряемое расстояние, и состоящий из частотно-модулируемого генератора, фотоприемника, резонансного усилителя и частотного детектора.
Однако в таких дальномерах наблюдается большая нестабильность частоты модуляции поднесущей, модулирующей излучение оптического квантового генератора, а следовательно низкая точность измерений.
Для повышения точности измерения расстояний в предлагаемом дальномере установлены два полупрозрачных зеркала, второй фотоприемник, устройство измерения отношения частот и управляемая линия задержки, причем зеркала установлены после оптического модулятора под углом к нему и друг к другу, обеспечивающим поражение части передаваемого и принятого световых потоков на второй фотоприемник, подключенный к одному из входов устройства измерения отношения частот, выход которого подключен к управляемой линии задержки, включенной в контур обратной связи.
На чертеже показана блок-схема дальномераа.
Излучение оптического квантового генератора 1 проходит через оптический модулятор
5 2 и падает на полупрозрачное зеркало 3, которое расщепляет луч на прямой и отраженный. Прямой луч от зеркала 3 попадает на второе полупрозрачное зеркало 4, а отраженный — на фотоприемник Ь. Луч, прошедший
10 через зеркало 4, направляют на уголковый отражатель (катафот) б, установленный на объекте, расстояние до которого измеряют.
Оптическое излучение, отраженное отражателем 6, вновь попадает на полупрозрачное
15 зеркало 4, расщепляющее это излучение на два луча: прямой и отраженный. Прямой луч, возвращенный отражателем б и прошедший через зеркало 4, попадает на зеркало 3, с помощью которого этот луч направляют.на фо20 топриемник 7.
С выхода фотоприемника электрический сигнал подают на вход резонансного усилителя 8, а с него — на частотный детектор 9.
С выхода детектора электрический сигнал, величина которого пропорциональна девиации частоты входного сигнала, поступает на вход широкополосного усилителя 10. С одного выхода широкополосного усилителя сигнал подают на вход управляемой линии 11 задерж30 ки, с выхода которой сигнал поступает на вход частотного модулятора 12. Частотный
493628
20 модулятор модулирует по частоте колебания генератора 13 поднесущей частоты. Напряжение с генератора 13 подают на оптический модулятор 2. Оптический луч, возвращенный отражателем 6 и отраженный зеркалом 4, направляют на фотоприемник 5. Электрический сигнал с фотоприемника подают на устройство 14 измерения отношения частоты биения к частоте автоколебаний, с выхода которого сигнал регулировки подают на управляемую линию задержки. С второго выхода широкополосного усилителя 10 колебания подают на частотомер 15.
В дальномере излучение оптического квантового генератора проходит через оптическую линию задержки, время задержки в которой определяется величиной измеряемого расстояния. Линия задержки с помощью оптического модулятора 2 и фотоприемника 7 включена в цепь обратной связи широкополосного усилителя 10. В состав цепи обратной связи также входят резонансный усилитель 8, частотный детектор 9, управляемая линия 11 задержки, частотный модулятор 12 и генератор 13 поднесущей.
При достаточно большом коэффициенте усиления широкополосного усилителя 10 случайные флюктуации сигналов приводят к возникновению в дальномере автоколебаний модулирующих по частоте колебания генератора поднесущей. В установившемся режиме значение частоты автоколебаний, регистрируемое частотомером 15, в силу выполнения условия фаз пропорционально измеряемому расстоянию и определяется в случае применения неинвертирующего широкополосного усилителя следующим выражением:
2к n—
Ф 9 + p а в случае инвертирующего широкополосного усилителя частота автоколебаний равна
2т(n + 1) и—
ts+ о где n=1, 2, 3...
2D
t3 — — время задержки оптического излуС чения при прохождении им измеряемого расстояния;
С вЂ” скорость света;
D — измеряемое расстояние; то — задержка в электрических цепях системы.
Нестабильность величины то приводит к случайным изменениям частоты автоколебаний, а следовательно, и к неточности в определении измеряемого расстояния.
На вход фотоприемника 5 поступают оптические сигналы, модулированные по амплитуде колебанием поднесущей, которое в свою очередь промодулировано по частоте автоколебаниями, установившимися в системе. Эти сигналы сдвинуты по фазе относительно друг
ЗО
55 друга из-за задержки в электрических цепях системы.
Колебания, модулирующие оптические лучи, поступившие на вход фотоприемника, можно записать в виде
1, = Е, sin „t+ " sin ts — Е, $1п „(/ —,) + " $1п t — текущее время; Ла„— девиация частоты поднесущей; а — частота автоколебаний; то — время задержки в электрических цепях системы. При смешивании этих колебаний в фотоприемнике на его выходе образуется колебание вида /=Е, +E,cos(à„,+ Ьа„,cosа1), представляющие собой биения, частота которых остается неизменной при постоянстве времени задержки so. При этом на выходе измерителя отношения частоты биений к частоте автоколебаний выделяется напряжение неизменной величины, которое подается на управляемую линию задержки, включенную в цепь обратной связи широкополосного усилителя. При изменении времени задержки то отношение частоты биений к частоте автоколебаний изменяется, и на выходе измерителя отношения этих двух частот появляется управляющий сигнал, который изменяет время задержки в управляемой линии задержки таким образом, что система возвращается в исходное состояние, т, е. частота автоколебаний возвращается к установившемуся значению. Таким образом, нестабильность частоты автоколебаний из-за случайного изменения величины задержки в электронных цепях уменьшается благодаря введению дополнительной регулируемой задержки сигнала. При изменении расстояния до объекта частота автоколебаний в системе изменяется, и эти изменения регистрируются частотомером. Однако отношение частоты биений к частоте автоколебаний при неизменном времени задержки в электрических цепях остается. постоянным. Нестабильность же частоты из-за нестабильности компенсируется с помощью управляемой линии задержки. Это дает возможность получить более высокую точность измерения расстояний с помощью предлагаемого дальномера. Предмет изобретения Электронно-оптический дальномер, содержащий широкополосный усилитель и контур обратной связи, замыкаемый излучением оптического квантового генератора, состоящий из частотного модулятора, генератора частоты, оптического модулятора, фотоприемника, резонансного усилителя и частот493628 Составитель Б. Г1оставнин Редактор f. Рыбалова Техред А. Камышникова Корректор В, Посельский Подписное Заказ 904/13 Изд. № 305 Тираж 782 1!ПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )K-35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 ного детектора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения расстояний, в дальномере установлены два полупрозрачных зеркала, второй фотоприемник, устройство измерения отношения частот и управляемая линия задержки, причем зеркала установлены после оптического модулятора под углом к нему и друг к другу, обеспечива1ощим отражение передаваемого и принятого световых потоков на второй фотоприемник, подключенный к одному из входов устройства измерения отношения частот, выход которого подключен к управляемой линии задержки, включенной в контур обратной связи.
