CH616510A5 - - Google Patents

Description

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Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Laserentfernungsmessgerät, das nach der Methode der Laufzeitmessung eines Lichtimpulses mittels zweier Kanäle arbeitet, wobei der eine Kanal - der sogenannte Referenzkanal —zur Gewinnung des Startsignals und der andere Kanal - der sogenannte Messkanal — zur Gewinnung des Stopsignals dient, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Photodioden-Empfangsschaltung als Arbeitswiderstand ein Parallelresonanzkreis geschaltet wird, der eine Spule (L) und eine parallel geschaltete Kapazität (C3) umfasst.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Laserentfernungsmessgerät, das nach der Methode der Laufzeitmessung eines Lichtimpulses mittels zweier Kanäle arbeitet, wobei der eine Kanal - 1 der sogenannte Referenzkanal - zur Gewinnung des Startsignals (vom Sender ausgesandter Lichtimpuls ohne Laufzeit) und der andere Kanal — der sogenannte Messkanal — zur Gewinnung des Stopsignals (reflektierter Lichtimpuls mit Laufzeit) dient.

   Solche Messgeräte sind an sich schon bekannt. Zur Bestim- • mung von Entfernungen wird nach dem System des Pulslaufzeitradars verfahren, wobei die Laufzeit eines Wellenpaketes als Mass für den Abstand des Beobachters von dem Körper ausgewertet wird. Die Bestimmung der Entfernung ergibt sich also durch Messung des Zeitintervalls zwischen dem Sendezeitpunkt • eines Impulses und dem Zeitpunkt der Rückkehr dieses Impulses nach Reflexion am Ziel. Bei diesem Verfahren darf jedoch das Zeitintervall nicht grösser als die Folgeperiode der Impulse sein, da sonst die Entfernungen mehrdeutig ausgelegt werden können.

   Diese bekannten Geräte mit sogenannten Photodioden-Empfangsschaltungen besitzen den Nachteil, dass sie für die Eliminierung der vorhandenen Zeitunsicherheiten eine spezielle empfangsseitige Intensitätsregelung benötigen, da die Empfangssteilheit sich in Abhängigkeit von der empfangenen Lichtintensität ändert.

   Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Lichtimpulslaufzeitmesseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Zeitunsicherheiten ohne eine spezielle Intensitätsregelung eliminiert werden, mit der es also möglich ist, das Eintreffen von Lichtimpulsen verschiedener Intensitäten in ein seitlich genau definiertes digitales Signal umzusetzen.

   Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in der Photodio-den-Empfangsschaltung als Arbeitswiderstand ein Parallelresonanzkreis geschaltet wird, der eine Spule und eine parallelgeschaltete externe Kapazität umfasst.

   Durch diese Massnahmen wird nun erreicht, dass der eintreffende Lichtimpuls über den Photostrom in der Empfangsdiode den Parallelresonanzkreis definiert anstösst und dieser entsprechend seiner Eigenresonanz anschwingt. Damit aber werden die intensitätsunabhängigen Nulldurchgänge des ange-stossenen Sinussignals, die genau korreliert zum Zeitpunkt des eintreffenden Lichtimpulses sind, mit optimaler Genauigkeit gewonnen, wie dies bisher in so einfacher Art und Weise nicht möglich war.

   Die Erfindung ist nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben.

   Es zeigen:

   Fig. 1 eine Photodioden-Empfangsschaltung mit einem Parallelresonanzkreis als Arbeitswiderstand und Detektions-komparatoren.

   Fig. 2 die graphische Gegenüberstellung der Signale von Referenz- und Messkanal.

   Das durch den eintreffenden Lichtimpuls ausgelöste Anschwingen eines Parallelschwingkreises L, C3 ist zum Zeitpunkt dieses Eintreffens des Lichtimpulses bei gleicher Lichtimpulsform zeitlich genau korreliert. Es ergeben sich also ebenso genau korreliert die Nulldurchgänge bzw. Nulldurchgangszeitpunkte der Eigenfrequenz (Fig. 2).

   Die Fig. 1 zeigt nun eine Schaltung, die einen Parallelschwingkreis L, C3, einen HF-Verstärker 13 und zwei Kompa-ratoren 10,11 umfasst, und als Referenzkanal im Empfangsteil eines Laserentfernungsmessgerätes dient. Eine weitere Schaltung, die sehr ähnlich der in der Fig. 1 dargestellten Schaltung ist, dient als Messkanal in dem genannten Gerät. Der Unterschied zwischen den beiden Schaltungen besteht lediglich darin, dass der Komparator 11 der im Referenzkanal eingesetzten Schaltung auf den ersten Nulldurchgang der angestossenen und dass der Komparator 11 der im Messkanal angeordneten Schaltung auf den zweiten Nulldurchgang des angestossenen, mit der jeweiligen Eigenfrequenz des Parallelresonanzkreises schwingenden Sinussignals anspricht.

   Um nun unterscheiden zu können, ob kein Sinussignal vorhanden ist oder ob bei vorhandenem Sinussignal der zu detek-tierende Nulldurchgang des angestossenen Sinussignals erreicht ist, wird dieses angestossene Sinussignal 12 gleichzeitig den zwei Koparatoren 10,11 über den HF-Verstärker 13 zugeführt. Von den Komparatoren 10,11 dient der eine zum Feststellen, ob ein Sinussignal angeschlossen ist und der zweite der Detektion des ersten bzw. zweiten Nulldurchganges des angestossenen Sinussignals. Zu diesem Zweck ist die Referenzschwelle 14 des ersten Komparators 10 entsprechend dem schwächsten zu empfangenden Lichtimpuls fest eingestellt, während die Referenzschwelle des zweiten Komparators 11 des Referenzkanals unmittelbar nach dem Ansprechen des ersten Komparators 10 durch diesen ersten Komparator oder wenigstens um eine halbe Periode der Eigenschwingungen des Parallelschwingkreises L, C3 nach dem Ansprechen des ersten Komparators des Messkanals verzögert auf Null geschaltet wird. Hierbei werden Signalflanken erzeugt, die so verknüpft sind bzw. werden können, dass die Zeitdifferenz zwischen dem durch die Schaltung des Referenzkanals erzeugten Startsignal und dem durch die Schaltung des Messkanals erzeugten Stoppsignal erfasst und ausgewertet werden kann.

   Anzuführen ist, dass Referenzkanal und Messkanal sehr ähnlich aufgebaut sind. Beim Referenzkanal wird der erste Nulldurchgang des angestossenen Sinussignals erfasst und beim Messkanal der zweite. Diese Ausbildung ist deshalb so getroffen worden, um die Totzeit (propagation-delay) der Komparatoren 10,11 des Referenzkanals zu eliminieren.

   Wenn man nun die Resonanzfrequenz des Parallelresonanzkreises so wählt, dass ein Viertel der Periodendauer der ange-' stossenen Resonanzfrequenz grösser ist als die maximal zu erwartende spezifizierte Totzeit der Komparatoren 10,11 so ist die Grundlage gegeben, auch kleine Entfernungen bis nahezu Null, zu messen.

   In der Fig. 1 ist mit Rj ein Siebwiderstand für die Dioden-' sperrspannung bezeichnet. Cj und C2 stellen die Hochfrequenz-Koppelkondensatoren und C3 den Schwingkreiskondensator dar, der HF-Verstärker ist mit 13 bezeichnet. UrefE bedeutet die fest eingestellte Empfindlichkeitsschwelle 14 des Komparators 10, und mit 15 ist eine Zwischenschalteinrichtung bezeichnet, 1 die im Moment des geschalteten Komparators 10 bzw. nach der oben erwähnten Verzögerung die Referenzspannung des Komparators 11 exakt auf Null schaltet.

   C

   1 Blatt Zeichnungen