DE1026542B - Elektrooptischer Entfernungsmesser - Google Patents

Elektrooptischer Entfernungsmesser

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Publication number
DE1026542B
DE1026542B DEA24463A DEA0024463A DE1026542B DE 1026542 B DE1026542 B DE 1026542B DE A24463 A DEA24463 A DE A24463A DE A0024463 A DEA0024463 A DE A0024463A DE 1026542 B DE1026542 B DE 1026542B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
signal
phase
electro
calibration base
optical
Prior art date
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Pending
Application number
DEA24463A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Math Klaus Hildebrand
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Askania Werke AG
Original Assignee
Askania Werke AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Askania Werke AG filed Critical Askania Werke AG
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Publication of DE1026542B publication Critical patent/DE1026542B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/08Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated

Description

  • Elektrooptischer Entfernungsmesser Die Erfindung bezieht sich auf elektrooptische Entfernungsmesser, bei denen durch Vergleich der Phasenlagen des von einem Sender modulierten Lichtsignals, das die zu vermessende Strecke durchläuft, am Ort der Entfernung reflektiert wird und des von einem Empfänger empfangenen Signals auf die vom Signal durchlaufene Strecke geschlossen wird.
  • Es ist bei diesen Geräten erforderlich, daß weder sender- noch empfängerseitig Phasenverschiebungen auftreten, die eine Vergrößerung oder Verkleinerung der vom Signal durchlaufenen Strecke vortäuschen.
  • I)erartige Phasenverschiebungen treten z. B. in Geräten auf, bei denen als Empfänger ein Elektronenvervielfacher benutzt wird. Auf Grund der Zeitkonstanten des Vervielfachers wird die Phase des empfangenen Signals um einen Betrag verschoben, der von der Betriebsspannung des Gerätes abhängt.
  • Der Meßfehler, der dieser und anderen im Gerät verursachten Phasenverschiebungen entspricht, läßt sich durch Eichung des elektrooptischen Entfernungsmessers ermitteln. Es muß nun, um ein solches Gerät praktisch verwendungsfähig zu halten, offenbar verlangt werden, daß dieser systematische Meßfehler von der Zeit unabhängig ist. Bei den bisher bekannt gewordenen Geräten wurde dieser Umstand entweder vorausgesetzt oder aber durch Stabilisierung aller diese Fehler verursachenden Geräteteile versucht, die zeitliche Konstanz zu erzwingen. Eine derartige Stabilisierung ist im allgemeinen für ein für die Bedürfnisse hinreichend leistungsfähiges Gerät äußerst aufwenig und führt auch unter Umständen räumlich zu Gerätedimensionen, die die Brauchbarkeit des Gerätes einschränken.
  • Es wird daher folgende Einrichtung vorgeschlagen, die geeignet ist, die Forderung nach der absoluten zeitlichen Konstanz des resultierenden systematischen Fehlers dahingehend abzuschwächen, daß nunmehr nur noch die hinreichende Konstanz für die Dauer etwa einer Messung verlangt werden muß.
  • Gemäß der Erfindung wird eine Einrichtung zur Ermittlung und Kompensation von Meßfehlern, die an elektrooptischen Entfernungsmessern auftreten, bei denen durch Vergleich der Phasenlagen eines von einem Sender modulierten Lichtsignals, das die zu vermessende Strecke durchläuft, am Ort der Entfernung reflektiert und von einem Empfänger empfangen wird, auf die vom Signal durchlaufene Strecke geschlossen wird, vorgeschlagen, die sich dadurch auszeidhnet daß die Fehler, die bei Änderung der Betriebsbedingungen des Gerätes auftreten, unter Zuhilfenahme einer mit dem Gerät kombinierten festen Eichbasis unveränderlicher Länge ermittelt und durch entsprechendes Schieben der Phase des Signals mit Hilfe eines phasenschiebenden Elementes kompensiert werden. Der Erfindungsvorschlag soll an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
  • In der Zeichnung sind in einem Blockdiagramm die wesentlichen Bestandteile eines elektrooptischen Entfernungsmeßgerätes wiedergegeben. Es bezeichnet 1 den Sender der Einrichtung, 2 den Empfänger und 5 die Einrichtung zum Vergleich des gesendeten mit dem empfangenen Signal. 3 kennzeichnet die dem Erfindungsvorschlag entsprechende Laufzeitstrecke unveränderlicher Länge, die der Ermittlung der hier in Rede stehenden Meßfehler dient und lediglich für den Vorgang der Fehlerbestimmung in den Gang des modulierten Signals mit Hilfe optischer reflektierender Elemente eingeschaltet wird. Diese Laufzeitstrecke 3 kann insbesondere aus einer Lichtschleife bestehen, die fest mit dem Sender und Empfänger verbunden ist, so daß lediglich durch wahlweises Einschalten der reflektierenden Elemente 6 und 6' das Signal über diese Eichbasis geleitet werden kann. Um den zunächst als konstant angenommenen systematischen Fehler dol zu ermitteln, wird das Gerät mit Hilfe einer bekannten Meßstrecke 1 geeicht, d. h. die vom Gerät ermittelte Entfernung 1' wird mit der Meßstrecke 1 verglichen. Hieraus ergibt sich der systematische Fehler dol. Nunmehr wird die Länge der Eichbasis mit Hilfe des elektrooptischen Entfernungsmessers ermittelt, es ergebe sich für ihre Länge ein Wert lo.
  • Zu diesem Wert gehört eine bestimmte Modulationsfrequenz ,o des Lichtsignals, sie werde als Eichfrequenz bezeichnet. Treten im Gerät nun Änderungen auf, die zu einer Veränderung des systematischen Meßfehlers auf einen Wert dl = dol + dil führen, so wird diese Veränderung durch erneutes Vermessen der Eichbasis festgestellt, da sich derartige Änderungen als fiktive Längenänderungen der Eichbasis zu erkennen geben. Es ist ersichtlich, daß bei kurzzeitiger Konstanz des Gerätes eine praktisch brauchbare Messung durchgeführt werden kann, da es mit Hilfe der Eichbasis und der Kenntnis der Eichfrequenz J0 jederzeit möglich ist, den systematischen Fehler der Messung zu kontrollieren und aus der Messung durch Rechnung zu eliminieren.
  • Von der Notwendigkeit dieser Rechnung kann man sich befreien, falls man wie folgt verfährt: Es wird bei der Vermessung der Eichbasis zur Ermittlung des systematischen Fehlers dl in den Weg des modulierten Signals zusätzlich ein phasenschiebendes Element 4 (z. B. ein optisches) gebracht, mit dessen Hilfe der systematische Fehler ddt kompensiert werden kann.
  • Zu dem Zweck wird das Lichtsignal mit der Eichfrequenz J0 moduliert, passiert die Eichbasis und den Phasenschieber und wird vom Empfänger empfangen.
  • Mit Hilfe des Schiebers wird die Phase des Signals so lange verschoben, bis die Phasenlage des Signals der Eichbasislänge lo entspricht. Das zur Messung einer unbekannten Strecke herangezogene Signal muß dann ebenfalls den Schieber passieren und seine Phase wird vom Schieber um einen Betrag geschoben, der den Fehler dll kompensiert. Alle so vorgenommenen Messungen brauchen dann nur noch um den Fehler d01 korrigiert zu werden.
  • Das Verfahren hat den Vorteil, daß es nicht an ein optisches phasenschiebendes Element gebunden ist. Es kann insbesondere die Phase des Signals mit Hilfe elektrischer oder magnetischer Hilfsmittel sowohl im Strahlengang als auch sender- oder empfängerseitig geschoben werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, eine optische Eichbasis durch derartige elektrische oder magnetische Hilfsmittel zu ersetzen.
  • Die Einrichtung einer solchen Eichbasis erfordert über sie hinaus keinen beträchtlichen zusätzlichen Aufwand und ermöglicht es, Fehler zu korrigieren, die an den verschiedensten Stellen eines elektrooptischen Entfernungsmessers auftreten können. Es ist nicht mehr notwendig, die systematischen Meßfehler der Anlage dadurch zu kontrollieren, indem man sie an den verschiedenen Fehlerquellen kontrolliert, sondern diese Vielzahl wird durch eine einzige an einer bestimmten Stelle ersetzt.
  • PATENTANSPROCHE 1. Einrichtung zur Ermittlung und Kompensation von Meßfehlern, die an elektrooptischen Entfernungsmessern auftreten, bei denen durch Vergleich der Phasenlagen eines von einem Sender modulierten Lichtsignals, das die zu vermessende Strecke durchläuft, am Ort der Entfernung reflektiert und von einem Empfänger empfangen wird, auf die vom Signal durchlaufene Strecke geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehler, die bei Änderung der Betriebsbedingungen des Gerätes auftreten, unter Zuhilfenahme einer mit dem Gerät kombinierten festen Eichbasis unveränderlicher Länge ermittelt und durch entsprechendes Schieben der Phase des Signals mit Hilfe eines phasenschiebenden Elementes kompensiert werden.

Claims (1)

  1. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eichbasis unveränderlicher Länge und der Phasenschieber aus optischen Elementen, insbesondere aus Lichtschleifen, besteht.
    3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Eichbasis und/oder der Phasenschieber elektrische oder magnetische Einrichtungen, die insbesondere sender- oder empfängerseitig wirken, sind.
    4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung und Kompensation der Meßfehler periodisch erfolgt.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 301 849.
DEA24463A 1956-03-10 1956-03-10 Elektrooptischer Entfernungsmesser Pending DE1026542B (de)

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DEA24463A DE1026542B (de) 1956-03-10 1956-03-10 Elektrooptischer Entfernungsmesser

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DE1026542B true DE1026542B (de) 1958-03-20

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1183701B (de) * 1961-11-07 1964-12-17 Marcel Charles Pfister Lichtelektrische Vorrichtung zum Messen der Lage bzw. von Laengengroessen fuer ein Objekt
DE1273828B (de) * 1959-07-09 1968-07-25 Licentia Gmbh Photoelektrische Einrichtung zur Ermittlung der Breiten- oder Dickenabweichung einesGegenstandes von einem Sollwert

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH301849A (de) * 1951-04-28 1954-09-30 Gasaccumulator Svenska Ab Entfernungsmessgerät, bei dem eine modulierte Welle ausgesandt und nach Zurücklegen der zu messenden Entfernung empfangen wird.

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