DE1922881A1 - Messgeraet zur genauen Bestimmung von Entfernungen durch Messen von Phasenunterschieden modulierten Lichtes - Google Patents

Description

^lJl'"· '"'.. . lüünohen, den 5. kai T>69

Magyar üptücai Müvek, imdapoat, Ungaro

jrat lur genauen BeBtinunung νοη Entfernungen Messen tor Phaaenunterachieden modulierten Lichtüa,

D.i?i be kannten Xiie
.)! 1 ^.»uua^iiheituii auf» iUtii?,« hoafcöium hfiupteMc,h'li«h au« 4^r i-.u·- t JtJd t lcbKeit don !UiaiMitfi und cltir tangifirffi^kii U d-"-ü .$-.■# ^*.--'. ui: v?i· ^iiiiiirji-gftbiili-im}, aus it»;?"- Sahoiiot'lgkülSyn .1V-·< Ki¹I -cH,-: ·. an -ή -" .--*}' ii-l-ibj-ii'i.itrtn, av.tf 'h-iti ΐα'ηίϋίΊΐ ,1er ΙίΰΗΙχ,,ο hi ^!.»ί·,·,!. _;*κ- /s .= τ.-- ■

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^{Λ Α} " BAD ORIGINAL

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Abmeaoungen, Gewicht und Leistun^pverbraueh bei hohen Genauifkeita· anepdiehen u.a.«.

Dee Ziel dor TOrllegenden Erfindung 1st durch Beseitigung dor erwähnten Fehler einen hochgenauen Lichtentfernungemeaeer alt grojuer Reichweite, hoher Genauigkeit, kleinen Abmessungen, Oewicht und Leiatungerarbrauch zu schaffen, der au3eeriem so eine Meoarnothodik ermöglicht, mit der der Zeltaufwand dee Ifeaetns und Aue wertβne erheblich kleiner lot und letzter dazu auf einfacheteo Wege an Ort und Stelle auafUhrbar i*t.

Das aufgestellte Ziel wird durch folgende Masanahnan erreicht!

A.) Durch die von den bekannten Licbtentfernungasneeeern w -abweichender Konstruktion der Grundeinheiten das Geräten,

B.) Durch die die beste Meeeroethodik sichernde Wahl der Lichtmodulationafrequenzen und durch dia streng Konstant-Haltung deren Verhältnisse.

A.) Bin beispielsweise Lichtentfarnungsmessev funktioniert - laut deo Blockachemas der Pig. 1. folgenderr.iassent

da« Licht der Lichtquelle 1 durchdringt Jen durch dan ■nit diskreten Frequenzen arbeitenden Eochfrequenzgonerator 2 angetriebenen Modulator 3 und wird to· BUndalteiler 4 in zwei Teilbündel zerteilt. Das erste liehtbUndel kommt durch einen, am anderen Standpunkt der zu messenden Strecke aufgestellten Spiegel 5, da· zweite durch einem TerMndrtrbaren Lichtweg 6. (Cptiecher Phasenschieber) im Detektor 7 an. Der den 4 - 5-7 Weg durchlaufende Lichtstrahl enthält die Entfernungsinformation in Form einer Phaaonrerzogerung (HJaeignalkarai), während der am A " 6 - 7 Wag reprMaeritiart die Beaugsbaola (,F.elerenzilßn&.l~ ). Dia boidan LichtsIgnalt worden mittela Bvfoi lichtelaktri-Wanillnrn (Sekiindäralektronsn/crvielf-acher (im Weiterem ¹/}; Phot C'iiodaii, odor photo transit tor») in ile-ktrlpche Signale :·.<-?;/] .It unl in --lot' PhaP3iir;)iie«einhelt 8 vör^llohezi, Das -.--..)■;£ Λ»-.ι Piij-Eirauntörechiedesa der beiden SignaJU gi-achieht dar» -iU-iÄi:· Milttale 4v.s Phes^.rr-hiebaro 6 tsuT -40° i.iv// 2^0° f. ir it, Difcp wii'd -Iu."^ h «lim;- :;>ϊ?ν:τΜνζρ-ηίτΐ8 ^fnu:y~s\i ~*\t ³V¹It-

SGSE 4S /Ο 5-Uv

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tönetolliirig 9 signalisiert. Zum Erleichtern de» rhasenmeeeene «Ird der Detektor 7 durch den Generator 2 - in einer an und für ηIcIi bekannter Weis© - hochfrequent moduliert, wodurch am Ausgang dee Detektors-eine Mittelfre-quenz von unverändertem Phaeeninhalt oracheint. Der Gensriator Z ,raus« aim wenigstens zwei diskreten Frequenzen elektrische Signale liefern.

Die etroiüvorhrßuchenäe Einheiten werden von der stabilisierten Spcieeeinheit 10 versorgt..

Die Erfindung wendet im Vergleich ?.u Ähnlichen Geräten, folgende Neuerungen am

1./ Lichtquelle. Im Gegensatz zu den bekannten Geräten dient hior ein Qaolaöer ale Lichtquelle. Aus den wohlbekannten Vorteilen der Laser 3ollen liPrvorgo-hoben werden: α) die iMonochromaßie "döö Laseretrahleci ermöglicht die Anwendung im optischen System des Gerätes von dielektrischen Spiepein mit hoher Reflexion, von Interferenzfiltern mit kleiner Bandbreite· b) die geringe Apertur des Lanerlichtbündele ermöglicht die koaxiale Ausbildung vom Sende- und Eir.pfan^nsystem mit geringem Verlust.

2_P/ Hochfrequensgonerator. Dio Genauigkeit des Entfernungsmessers hängt in gr-oaaem Kasse von der zeitlichen Stabilitlt der Modulationefrequanzen und von der BeetSndigkeit des Verhältnlaaes dor eiriselnen Frequenzen ab. Deewegen werden laut der Er- findung solche Kristallbscillatoren und Stromkreise verwendet, die sämtliche Keog- und Modulationsfrequenzen aus .der Frequenz oinoa einsigen Kri3talla mittels ■Frequenateilunc und Mischung herleiten, im Gegensatz zu den bisherigen L.ichtentfernungsmesßern, bsi denen jede Frequenz aus je einam separatsn Kristall hergestellt wird. Ein weiterer Vorteil dieeer Losung iat, dasa dießo dao Abwechseln der Modulationafrequonzon dos Modulators und des Detektors ermöglicht, waa zu Stronkreisvereinfachungen fülirt»

3./ Lichtmodulator. In den bisher in Serion fabrizierten Lichtentferriungameoaern wird daa Licht mittels Kerr-Zelleu moduliert« Die vorliegende Erfindung "vorwendet zu diesorn Zweok eine Variante dea - ati und für aicb bekannten - laut das P ο ekeln-

BAD

Effektes wirkenden elektrooptischen Kristall modulator?». \uaoer dom Vermeiden der bekannten IJaci.toile der Kerr-Zelle werden dadurch folgfinde Vorteile erreicht:

α) der günstigste elektrische Aroeltepunkt des Modulators kann durch polarisationsopt ischen Vitteln, z.B. mit oinirn, aonat bekannten, sog. Viertelwf-'llenplJlttchen ( */4 -Plättchen) einfach, ohne elektrischem Aufwand eingestellt werden;

b) infolge der linearität das Pockel3-Effekteg entstehen weniger Signa]'intzerrungen, wodurch dio Meosgenauigkoit erhöht wird;

c) durch das Drehen des A/4 -PlKttchona um 90° kann die Phane der Lichtmodulation urn 100° verändert v/erden.

4. LJchtbUndeltciler. Die geringe Apertur der Lichtquelle irnröglicht, dass ein doppplbrechendor· - vorzu/^woioe C&CO.,, odor NqNOt - Kristall die Rolle sowohl, deo Analiaatora, nlu auch dea BUndeltoileru gleichseitig spielen kann. Daa hat, im Gegensatz zu den biaher in Lichtontfernungomeöeern faot aue-Bchlieanlich verwendeten Polariaatlonafiltern, aunner kleineren Lichtverlunten den Vorteil, daaa daa Referenzsignal nicht auf Konten des Mesaignaln gebildet wird, nachdem daa eine Bündel aue dom, in herkömnlichen Analisatoren ohnehin verlorenen. Strahl eiitnteht.

Fig. 2, erläutert an einem Außflihrungsbeiapiel die Anordnung einoa Lichtmodulators und BUndelteileru. Das linear polarisierte Licht eines Lasers geht durch daa Λ/4 -Plättchen 1.1, daß in seiner Ebene drehbar ist, durch zwei elektrooptiache Kristalle 12 und 13 und durch auf diese angebrachte lichtdurchlasaende Elektroden 14, und durch den Anallaator-Blfndelteiler 15, dor aus einem vorzugsweise NaUO^ Kristall beoteht, degaen optische Achse in der Luichnungsebene liegt (gestrlohelt). DiG Kristalle 12, 13 und 15 Bind ebenfalls drehbar tun eine, in der Zeichnungsebene liegende Achse. Dae Auegangssignal des Hochfrequenzgenerators 2 wird durch die Klemmen 16 an die Elektroden 14 zugeführt.

Dio Wirkungsweise des Lichtmodulator.=) iat folgende: Die KrIeteile 12 und 13 Bind ohne dem Signal einachsig, ihre op-

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tische Achse let mit der Lichtrichtimg parallel. Infolge dee auf sie wirkenden elektrischen Peldej werden die Kristalle auch in Richtung ihrer vorherigen optischen Achse doppelbrcchend. Durch den durch das λ/4 -Plättchen und durch den beiden Kristallen hervorgerufenen Phase mintarschi ei entsteht in beiden zerteilten Lichtbündeln, Io be zw. Ie, nach dom Analiaator 15 eine Interferone, die eine Modulation der beiden Bündel bewirkt. Ze kann gezeigt werden, dao3 die, durch den ^Undelteilar 15 entstandene zwei Lichtbündel, Io und Ie, gegenphnsig aind, ihre Intensitäten miteinander gleich, und die Summe deren - abgesehen von den Tranamiasionaverlu3ten - der KingangsliohtinteDaitat gleich 1st. Die beiden Teillichtbündel werden als Mesa- bzw. Referenzsignal verwendet.

6./ Optischer Phasenschieber, wio schon erwähnt, benütet die Erfindung zur Phassnunterechiedmessung einen veränderlichen Lichtweg, im Weiteren: optischen Phasenschieber. Dieser iat beispielsweise im Referanssignalkanal 4 - 6 - ? angeordnet und bewirkt die genaue messbare Einstellung dar Phasendifferenz der beiden zu vergleichenden Lichteignale auf 90° oder 270°.

Die Hauptfehler dor in den bisher zur Phasenmessung in Lichtentfernunganeaaern benutzten elektrischen Phasenschieber sind die geringe Stabilität deren elektrischen Bestandteile, sowie das geringe Auflösungsvermögen derartiger Phasenschieber. Daa vermindert einerseits die Genauigkeit der Oera'te und erhöht den Zeitaufwand des Messens, nachdem die elektrischen Phasenschieber nach jeden Ablesen mit einem unveränderlichen Lichtweg kalibriert werden müsaen.

Versuche, die an Stelle von elektrischer Phasenschiebern optisohe Lichtwege anwenden wollten, versagten entweder wegen der Umständlichkeit derartiger Konstruktionen (z.B. die laut Schweiz. Patent Ko 301,849) oder weil sie nur bei sehr hohen Frequenzen verwendbar waren (z.B. die laut Deutsches Bundes-Patent Ho 1,031,004). Der zur Phasenmessung hier benützte Phasenschieber ermöglicht die Binetellung und digitale Ablesung dea Lichtweges mit hoher Genauigkeit, zeitlicher Stabilität und praktisch unbetroffen von Temperaturschwankangen.

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Das ftlrkuru'sprl isip u^a.t\ optischen ?haa« nuchler^re: ias Licht wird zwischen zwoi Hohlspiegel In bestimmter und veränderbarer fleise hin und hör reflektiert und belauft dabei eine t8uti.n-.mte und ahle ab ar«? ?.ihl von Wop/it recken. Nach VerÜaßaen des Hohlcpiegelraurces belauft da3 Licht zwischen vier ebenen Spiegeln, deren zweio .felnrvi-jnbar verschiebbar uinrt, zwei veränderbare Strecken und vorlännt den Phas^nßchieber.

In FI,^. 3. wird an Hand einea Auaführungsbeinpioln die Konstruktion dea Phanenpchiobern erlHuterb. Die beiden sphärischen Hohlepiegel 21 und 22 sind mit Ihren Sple#olflachen !.ioaxial gegeneinander gerichtet. Ihre Krürnmungshalb^eflaer und der Einfallwinkel des durch den-Spiegel 23 einp,ekoppelten Lichtotrahlea 3ind - In an und für sich bekannter V/eine - dorart gewählt, dag« die Einfallpun'cte άβα hin - und her reflektierten Strahles an dem Hohlspiegel auf je einen Krsla liegen. Das aus den 3piegaln ?4 25 26 und 27 bestehende Aunkuppel-Syaten? beacrgt das Entfernen dea Strahles aus don: Phaaenochleber, nachdem er zwischen den Spiegeln 21 un1 22 gewisse Zahl vcn gleichen Strecksn (Grobphaaennchub) und nachher mittels den Spiegeln 24 bis 27 2wel messbar veränderliche weitere Strecken (Peiuphasenechub) belaufen hat. Zu die- »9ia Zweok kenn nian durch Betätigen der mit Teilung versehenen Scheibe 29 die Spiegel 24 und 25 um die Hohapiegelach9O gemeinsan mit derer!; bestimmten Winkel ochrittweiae drehen, dasa der 3piegel 7Λ iiimer vor einen Einfallspunkt am Hohlapiegel 21 otehen bleibt und dadurch das Licht zum Spiegelsystem 25 bis 27 ablenkt.Durch Betätigen dea mit oinem ein-, gebauten ZKhlwerk vereehenen Drehknopfes 30 bewegt eine in der PIg. 3. nicht dargeotellte Spindel die beiden 3piaj?el 26 und 27 länge der Achse und d30.arch verlMsat der Lichtstrahl nach Belaufen der doppelten Strecken 25 - 26 den Phasenschieber, Der gesamte Phasenochub ergibt sich (abgesehen von konstanten Strecken wie z.B. 24 - 25) aus der Su-.une der Ablesungen τοπ Scheibe 29 und Zählr/erk 30,

Der optische Phasenschieber 6 ist laut Blockscheaa Fig. l.im Referenzaignalkanal. Man kann ihn jedoch auch im Mesaignalkanal unterbringen

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■ 7. Dotoktoi*--?5.nheit. Dio Aufgabe dieser iat der Empfang ur.d d&3 Ufawandeln-der ankonmenjen ochwachen Lichtnlp,nale in e-löktridchs Signale, dio phßoen^-iohtige Verstärkung diener und ihre Vorbereitung zur Phaaennfpnung, durch Modulieren oder Gleichrichten,

Vorliegen}»' Erfindung nimmt drei Varlationon dor ^etektion in Rechnung, un-i zwar:

p.) die - an und für sich bekannten - Sekundärelektronenvervielfacher in einer Schaltung, in der der Kathodenkreis dee SEV nit Signalen solcher Frequenz moduliert wird, daoa im Anc— derkre.! f. ein SAgnal von der rifferon? der beiden Grundmodulatlousfrequenr.on d^s lichten erscheint. Dies bietet folgende Vorteile:

c*-') dieselbe Frequenz dient einmal zur Lichtmodulation, andersmal zur SUV-Modulation und umgekehrt. D&rc?.ufolgt aoll doν Hochfrequenzgenerator erheblich weniger Frequenzen herstellen, wog S'rcrikrelnvereinfachung und ^ehierquellenvorainier- lUip. bedeutet;

/3) eg ermöglicht - bei z-A'eckraMsalger Wahl der Meoafrequenzen - eine sehr einfache und schnalle J.fe3'jmGthodik.Dies wird im Weiterem ausführlich erläutert.

b) Als zweite Variation der Detektoreinheit eiae Abart der ßonat bekannten Synchron-Demcdulation. Bei der. Synchron«Doraoduiatorsn wird dio sonst geringe Genauigkeit z.B. durch periodischen elektrischen Vorapammngswechesel dor Kerr-Selle erhöht (wie a.B. im Schwedischen Patent No 1?5»451.). Um die damit verbundenen Schwierigkeiten zu vermindern, wird laut der Erfindung die Synchron-DeOQdulation durch einem Krietallmodulator (Punkt 3») verwirklicht« Hiebe! dient dor SSV nur für ein EmpflndungriolersGiit dei* Lichtintenfiitüt, ohne daso er die Rolle dea Detektors spiele.

Dio Erfindung ermöglicht auch dia Krsetsung der genannten elektrischen Vorspaniiungßweehsol auf polnrisationooptlfschSB). Wog«. Ea kann nachgewiesen worden, daeo dao Drohen do» λ/4 -Plattchenis 11 oder des BUndelteilers 15 mn 90'

n °

dioaolberi, Ph as ο Ursprünge von 180° bewirken, als der Voropan-Kungowechoel der Kerr-Zelle,

O j Q 8 / 8 / Q Γ- /.

α) Die drill* Variation dea Detektors wird durch den Ereatz doe SEV reit slner Photodiode, oder eltiora Phototransistor xorwirkliohi;» Verteile dieser Masonahme sind: Vermelden der Laufzeiteffekt« der SBV, geringerer Lei ηtunga- und Spannungobo- de.rf, kloinero Abraeanurigon und Gewicht, beaaere opoktrele Bm-Iflndlichkeit.
B„) Das Auowerten der i£«;?f;erp;ebniaae der meiston Lichtentfer-

geschieht durch UT₁Ot and 11 ehe η Bei öchnungan, die ins GelÄnde Überhaupt nicht durchfuhrbar sind, Dadurch geht 'ii*⁷¹ Ubereichtlichksit und die Auabeaasrung^röglichkelt {?.?r HsssfQhlor an Ort und Stelle verloren.

Das H?.upt«iel rorliegender Erfindung iet so eine Meoe~ MiiÄ Auaviertomathodilr zu ermöglichen, die den erwähnten Nach- trtlx V2rftoidet und aunaerdem eino höhere Genauigkeit sichert, DfU? Siel wird durch folgenden Kasenah'men erreicht:

!· , Die durch de β ο pt loche η Phasenschiebern 6 gewHhrl'?ia CQ-Io hohe Fhasenin&eagenauigkeit;

?., zum Μβπποη werden lediglich 2 ssweckmMseig gewählte Mooafrequisnsan und eine dritte, sog. Korroktionafrequcnz benutzt;

3. dna lfö-ooen dör Phaeenunterschiede in Lfingcneinheiten, wodurch dlo EtJtferr.ung aus der Kombination in Längeneinheiten, wodurch die Κntfernung rus der Kombination dreier Phasesuntsrechiede mitte] a Addition uni. Subetraktlon einfacher Üahlon schnell errechenbar ist»

In den V/olteren wird die Meaa-- und AuDwerteraethodlk laut der Erfindung kurs erläutert. Dio folgenden Zuaamnenhänge ßind aus der Theorie der lichtentfernungemeocer leicht ableitbar j

D - H₁ ^ 4 L₁ - N₂ -\Z ₊ L₂ - N₃ ^2 _{+ h} 1./

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·« u =;■ ύ »: ö / y « äi «

r~r- 3./

. (N₁-N₉) f-^fr- + -A-- T--4- 4./

L₁ L, , ,

λι

Dabei bedeuten:

D - die zu messende Entfernung (in m), C - die Lichtgeschwindigkeit (in m/aec),

1, 2, 3 - die Meesfrequenzen (in Hz), X₁, λοι ^-» - 3i^e ModulationewellenlÖngen (in m),

W^, Ν«» N₃ - die sog. Wellannuiamern, d.h. dia Quotienten der Entfernung und der Vlertelwellenlfe'ngen, L,, I«, L₃ - die Reetstrecken, d.h. die hei den einzelnen Frequenzen in Längeneinheiten gemessene Phaeenunterachiede (in m),

^D- der Fehler, mit dem die Entfernung zum eindeutigen Meaaen bekannt sein muss (in m),

L.^ - die der Differenz der Mesefrequensen entsprechenden virtuellen Wellenlängen (in m),' ϊ^₃ - die der yVn-v Wellenlänge entsprechenden

Reetstrecke und Wellennummer, -Lo) die zulKssigo PhasenaiGBSfehler (in m)._f

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JlV

Di.rch berücksichtigung der bekannten Titn-r.hft, ααοβ mm nue deni VerhHltnin de« relativen Eewegungosinnee von Phao?n3chl9ber 6 und Anzeige; ins t rurr.ont 9 feaatellon kann ob die Wellonnurnrcern gerade, cdor unpfrp.de Zahlen oind, können die gaiL.uaenen Peatstroclren - ohne Reeintrlichti/?,un_fv dfir Richtigkeit dor Ergebiiicoe - ontvv ior derart umgoHi.tiert werden, dann di»; neue Wellcnnunmern garnde Zahlen *«rden, oder derart, dana die neuo neotatrecic© der einen F*recuonz grbaaer wird, wie die del' Anderen. Schreibon wir z.B.

K-. + 1 anstatt N-,

und L¹. t L Jr-- anstatt L₁

eo bleibt die Gleichung 1,/ offenbar richtig.

Auf Grund obiger Überlegung dürfen wir im Weiteren annehmen, dass sämtliche Wellenzahlen gerade Zahlen nind und dass

Bei der geeigneten Wahl der Frequenzverhältniane, und zwar mit

j. , f

ioⁿ f, io^Ui

3 _ 10"¹ ± 1

oder -f- « -^ und

1 IC" +I *1 _lom_±1

erhält man aus den Gleichunge 1./ und KJ (unabhängig vom Wert I₁) mit η β 3 und m ^ l:

D ? 1000 (L₁ - L₂) ♦ L₁ 4/a./

L₁₃ « 10 (L₁ - L₃) + L₃ 5/a./

Gleichung 4/a./ bedeutet, daae Gar V7ert zu ineaaenden Entfernung tatsächlich durch einfache Substraktion und Addition

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BH¹? den gemessenen beiden Pootptrecken erhältlich iat. Nachdem jedoch r..B, ein in der Ve 3sung von L₁ und L_? begangener Fehler von IO ram irr. Betrag D daB 1000-fache, also 10 ei Fahler verursacht, rauaβ roan für die Erkennung und Korrektion diesen Fehlern aor^en. Zu ditjimn Zweck kann dan Messen reit der Frequenz f-, dienen auf Grund der Gleichung 5/a.

Die Methode der Korrektion kann am einfachsten an Hand folgenden Zahlenheinpiale erklärt werden. Zuerst wordon f, , f«, f, angenommen uzw. derart, daao f-· * 15 MHz, die Po-

* t _5 ■*-

tendon in Gleichung ß./: η « 3» m ο 1. Ed berechnet 'eich Homit

_Λ *· »- ;.».'^υ αϊ, —\ΐ = .ι . νυ^ in, -jr κ },j}) in

weiterhin 1/4.1₁₂ ^c 5000 n_; 1/4-I₁₃ ·» 50 m; J(L₁-L.) < 5 ro/m; .ύ (L₁-L-) < 5OC a/m und mit den geraden Wellenaahlen N₁, N^ und N

₁₃ ^\₁₃

worin i eine ganze Zahl ist. Durch Vergleichen der Gleichun gen 5./ und 5/·■!./ wird klar, dasa der Wert

Rest der Entfernung über 100 Metern liefert uz-w. laut Gleichung 7./ auch denn mit genügender Genauigkeit, falls man beim Mensen von L₁ und L^ einen Fehler von höchstena 500 nun begeht.

Nachdem aber die beiden ersten Ziffern dea obigen Roetea mit den letzten beiden der aue Gleichung 4/a. berechneten Entfernung übe reinst immer, ratlosen, gestettet der Vergleich boider Werte dnB Entdecken des eventuellen obenerwähnten Fehlers, und auch dio Korrektion der falsch gemessenen Werte L₁

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und Lp. Dies kann σ·«Β. co genchöhen, dao3 man dipr-.o Messwerte etwa in gleichem Sfaseo derart, korrigiert, daos die verglich»?-· non Ziffern übe reins ti rinnen.

Wenden wir daß Zablenbeiopiol bei einer tatsächlichen Entfernung an. Nehnwn wir an, dasa wir mit dom Entfornungeneßaor folgende Phaeenuntersrhiede gemessen haben:

L₁ * ei.532 π
L₀ «= 4.880 ro
L-, » 2.310 m

und war der Bewegunpoainn des Fhasenochißbero und Anzojge- * iastrumentpa derselbe, int daher keine Umänderung d^r f.'oss-

werto nfltig und eömtiIchο \7ellen£ahlen nind gerade» Der Gang dor Auswertung ist folgendar:

n) aua Gleichung 4/a. borfchnet nich in erster Näherung :

D - (6.532 - 4,880) 1000 η 1652 m

b) aua Gleichung 5/a. rihült man ,jedoch genauer die beiden letzten Ziffer:

L₁₃ « 10 .(G.532 - 2.318) + 2.3 « 44.4

c) Nachdem die Rechnung laut b). genauer iot, ßind die beide letzten Ziffern 44 anstatt 52. Daraue kenn man darauf nchlieseen, dano man bein? Messen in

) L₁ uvA L₀ einen Fehler von insgesamt 52 ~ 44 * 8 am

begangen hat. Um dieaen zu korrigieren, verringern wir L-, mit 4 mm und erhöhen L_? mit ebenfalls 4 mm. So erhalten wir

L[ f 6.528 m
V₇ c 4,084 m

A) AUQ dieoea Werten berechnet eich die Entfernung - aus Gleichung 4/a. Dazu m:se noch beachtet werden, da83 dae errte Glied ilocer Gleichung dieselbe ist, als dao ersto Glied von Gleichung 1./, Vrelcheo aber

v. e/7,9 ii do χ- gerade π Zahl N- iv:id den Wort von

BAD ORIGfMAL - 1? -

9 Ü 0 δ A 8 / 0 fi 4 4

—τ— β 5 ra niif 10 τα rund ißt. Deewegan haben wir elno weitere Korrektion durch Jtbrundung:

D m 1000 (6.523-4.884) « 1644 « 1640 m Somit ist die gesuchte Entfernung genau?

D « 1000(Lj-Lp f L₁ - 1640 + 6.528 « 1646.528 m

Auf dem Zahlenbeiapiel int dor Vorteil dor Erfindung klar. Man braucht nur drei Reetgtrecken ablesen und nach Durchfuhr rung vGrhUltnismäaaiß einfacher Korrektionen und Rechnungen srhält man am Gelfindo daß genaue Resultat.

Man kann noch einfacher ganz mechanisch verfahren, indem man die ersten beiden Ziffern aus Gleichung.4/a, die dritte aus Gleichung 5/a, endlich die letzten aua Li erholt (oelbstvor8tändllch nach Durchführung der Korrektion laut Punkt c./).

Die erfolgreiche Anwendung obiger Methode hat ι olgende Vorbe d ingungenι

1. eine, durch die Ungleichheiten 6. und 7. begrenzte minimale Phasehmeasgenauigkeit. Diese wird durch den optischen Phasenschieber gewährleistet.

2. Das genaue Hinhalten der duch Gleichung 8,/ beetimmten Frequenzvarhältnisse. Di*e wird durch die im Punkt A/2. erwähnten Stromkreioen erreicht, die sHmtliche Trequenzen aue einem einzigen Krietalloacillatoren ableiten.

3. Die Wahl der Frequenz X₁ derart, dass die Wellenlänge ^₁ . }0 n, oder dcBeen ganzaahliges Wehrfache sein ooll.

BAD ORlGlMAL

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9 0 9 8-48/06/. !>

Claims (1)

1. üi',1. !no. Η.--'.-.·.·-? "Iraner

   Büro München 19228

   Mür.chen 2, Tal 71 j/,

   't 7ur genauen BentinvTmng von Entfernungen, bai dera >iie Phanendlfforenz eines n''3 ein?m Sonder auogeeandten, dnnn aua der Weite .".nrilckreflektierten und durch einen Rmpff.r.ger empfangenen modulierten Llrhtaignaln und den ausgeöaniten Lichtnignala, od-2r eines, mit ihm phaaeng;lßichon nlektria^hen Signalo gemeeoen τ/irct, gekennzeichnet dadurch, daas die Modulation mit zwei solchen stabilen Messfrequen^^n geschieht, deren ^ine, die Grundfroquenz, in Luft von Normalzustand einer Wellonlfinge von 10 it., oder deren zahligen Mehrfachen entspricht, •ur.d deren andere jcdorzolt

   (j_ft0 —iS fache, oder "=— -fache der θ rat are ρ beträgt,

   10ⁿ _± 1 ^0ⁿ

   weiterhin dadurch, dass das Mischen des durch den Empfänger empfangenon und in ein elektrlschea Signal umwandelten Licht-

   ^lc>n ± ³

   ιο ±

   aignals rait einem der Meoefröquenz —~— -fach, oder —

   1O¹¹JfI 10ⁿ

   fach höheren, oder niedrigeren Frequenz geschieht derart, daae die höhere der erwähnten Frequenzen zur Meeefrequenz, die niedrigere zur Miachfrequenz dient, oder umgekehrt, endlich dadurch, dass die Erkennung und Korroktion der beim 'Jeenen mit den erwähnton beiden Mess- bzw. Miechfrequenzen eventuell begangenen Fehlern mittels Messen der Phasendifferenz bei eoI- W eheη dritten Mesa- bzw. Miochfrequenzen geschieht, durch Vergleichen dor entsprechenden Ziffern des Entfernungav/ertes,

   deren eine das —~ -fache, oder ri"-*- -i'a-^e der Grund-

   10^m + 1 10^Π '

   frequenz ist, die andere von der einen mit dem + —-- -fachen

   ~ 10 Eerrag der Grund frequenz abwelci t, worin in eine pcsitivo ganze Zahl bedeutet, n. ■» m + g, und die Vorzeichen +_ v/ahlweise su zu verstehen sind.

   2. Messgerät nach Anspruch 1, dadurch g 3 k e η η zeichnet, dajsn sämtliche Mess- bzw. Rüschfrequenzen aus olneia einzigen Kriatalloacillatoren durch Operationen von Frequenzteilung und Mischung zu Stande kommen,

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   3. !Aoasgerät nach Anspruch 1, dadurch ρ e k e η η so Ichnet, daan d^r Strahlengang einer moncchromatischen, linear polarisierten Lichtquelle im optischen System dea Geräten nit dielektrischen Spiegeln hoher Reflexion, mit reflex!« onsvorrnindornden i'chichton bekleideten opt lochen Körpern und r.iit Intorferenzfiltnrn onger Bandbreite ausgebildet wird.

   4. Messgerät nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η - τ, e .1 ebnet, daos die Strahlengänge dca Senders und Emr-c dsrarfc koaxial olnd» dass der Sender von der gemein-Apertur mit weniger, als 10<C beteiligt ir.t.

   5» MßfiegerSt nach Anspruch 1, mit tür Modulation dee Licht/Ρβ angewandten elektrooptischen Effekt iu Krintallon dadurch gekonnze ich η β t, dass ein vor, oder nach dfln Kristallen enge ordnetee und zum optischen Einstellen dee Wodulationnarbeitpunkteo benutztes λ/4 -Plättchen um eine, zum Lichtstrahl paralelle Achaß drehbai" ist, weiterhin dadurch, dana eine doppelbrechende Platte nach den Kristallen so angeordnet ist, daea sie die Rolle des Analisatora und dea Lichtbündelteilers gleichseitig erfüllt.

   6. Anordnung aur I'haesndifferensmeseung im I>'enagerät nach Anopruch l_f bei dem eine optische 3trecke schrittweiöe und kontinuierlich YarScdert wird, gekenn ze ichnet durch κν/ei SpIiBi¹¹Iaeben Hohlspiegel mit gemeinsamer Achse, durch eiu-an Einkoppelepiegel, während die Winkelstellung letztere und die KrUnrnungersdien der Hohlspiegel in an und für sich bekannter Weise derart gewählt sind, daas die Einfallpunkte dea zwischen den Hohlspiegeln hin- und her reflektierton Strahles eich auf Kreiasn befinden, weiterhin durch 4 Auokoppelapiegel, dnrf»n swei un die Ach,'3e dar Ilohlapiegel gen^insßiE und schrittweisa- drehbar n.'.nd, während die Schrittzahl durch eim ZUhlwark angezeigt wird, der dritte und der vierte Spiegel parallel zui* Achse der Hohlepiegel gemeinsam in messbarer und öttseigbarer Weise kontinuierlich bewegbar sind.

   7» Anordnung nach Anspruch 6₉ dadurch g β k ο η η -zeichnet,, dass daß die gegenseitige Entfernung der

   BAD

   Hohlspiegel bostliMwnae Organ auo einem Waterlal mit einem Auodehaungekoeffisienten kleiner, als 3.10/0° hergestellt lot.

   δ. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch β e k e η η söichnot, dass n&mtliche Spiegel aue dielektrischen Schichten hoher Reflexion gebildet sind.

   9. Anordnung nach Anapruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet, dasa einige der Spiegel durch (llasprinraen ersetzt wsrden.

   10. Messgerat nach Anspruch 1 zum Ausführen der SynchronderaGdulfttion, dadurch gekonnzo ichnet, daso auob im Empfänger ein Kriatallniodulator laut Anspruch 5 angeorinet wird.

   11. Messgerät nach Anspruch 1, dadurch g e k β η nzeichne t, daee zum Empfang zur Verstärkung und zur Mischung der Lichtaignale Photodioden, oder Phototransiotoren dienen.

   - 16 ~ BAD ORIGINAL

   L e e r s e i I e