DE2210998C3

DE2210998C3 - Verfahren und Einrichtung zum Messen von Laufabweichungen von Uhren

Info

Publication number: DE2210998C3
Application number: DE2210998A
Authority: DE
Inventors: Jean Issy Les Moulineaux Besson; Jean L'hay Les Roses Boillot
Original assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Current assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Priority date: 1971-03-12
Filing date: 1972-03-08
Publication date: 1973-09-27
Also published as: DE2210998B2; US3722258A; CH330772A4; FR2128227A1; FR2128227B1; CH580298B5; DE2210998A1

Description

Fig. 2 Zeitdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung. In F i g. 1 sind die beiden Stationen A und ß, zwischen denen ein Laufvergleich der Uhren stattfinden soll, durch mit gestrichelten Linien gezeichnete Rechtecke 1 und 11 dargestellt. Die Station/) soll beispielsweise eine Hauptstation oder Bezugsstation sein und die Station B eine Nebenstation. Die Station B soll feststehend und die Station /1 soll in einem Flugzeug untergebracht sein.

Die Station A weist eine Atomuhr als Bezugsuhr 2 auf, beispielsweise eine Caesium-Uhr, einen Zeitgeber 3, der aus einem elektrisch· η Impulsgenerator besteht, der durch die Atomuhr synchronisiert ist und beispielsweise Impulse mit einer Frequenz von K) Impulsen pro Sekunde ausstrahlt. Die Station A weist außerdem einen Laser 4, eine halbdurchlässige Scheibe 5, einen ersten Lichtempfänger 6, ein erstes Chronometer 7, ein zweites Chronometer 8, ein Teleskop 9 und einen zweiten Lichtempfängei 10 auf. Die Station B weist eine Nebenatomuhr 2', einen Zeitgeber 3', ein Teleskop 9', einen Lichtempfänger 10' und ein drittes Chronometer 12 auf. Sie weist außerdem einen Reflektor 13 für Lichtstrahlen auf, die der Sendefrequenz des Lasers entsprechen.

Der Laser 4 kann ein Rubinlager sein, der sehr kurze Lichtimpulse liefert, deren Vorderflanke mit einer Genauigkeit bestimmt ist, die in der Größenordnung einer Nanosekunde liegt.

Die durch die Uhr 2 und den Zeitgeber 3 gebildete Einheit ist auf dem einschlägigen Gebiet der Technik bekannt. Dieser Zeitgeber arbeitet nach dem Prinzip der Frequenzübersetzung. Die Empfänger der Stationen A und B sind vorzugsweise schnelle Fotoverstärker, die für Laserstrahlen empfänglich sind. Die Chronometer 7,8 und 12 sind ebenfalls bekannte Geräte, die das Messen einer Zeitspanne erlauben die gleich ist der Differenz zwischen den Zeitpunkten des Auftretens von Impulssignalen, die auf ihre Eingänge gegeben werden. Ein solches Chronometer beginnt im Zeitpunkt der Eingabe des ersten empfangenen Signals zu laufen und stoppt im Zeitpunkt des Auftretens des zweiten empfangenen Signals. Diese Geräte haben gewöhnlich eine Genauigkeit, die in der Größenordnung von 10~^l Nanosekunden liegt. 4i Die Teleskope sind Lichtverstärker bekannter Bauart.

Die Einrichtung wirkt auf folgende Weise: der Laser wird mit Hilfe des Unterbrechers 14 von Hand oder automatisch in einem beliebigen Zeitpunkt aus- 5' gelöst. Ein Synchronismus zwischen der Auslösung des Lasers und der Auslösung des Zeitgebers 3 ist nicht erforderlich. Der vom Laser ausgesandte Impuls wird einerseits auf den Empfänger 6 der Station A gegeben. Andererseits wird er über das Teleskop 9' auf den Empfänger 10' der Station B gegeben, offensichtlich mit einer bestimmten Verspätung r„ infolge der Ausbreitung des Laserlichtsignals und der Entfernung zwischen den Stationen A und B. Das in der , c· „..!· und
menden S.gnak "™

sehen eiern ^A"f
im Chronometer.
^

die Zeitdifferenz /, mi_lft dieser Signale

12 empfängt die , _li

^fc^^eter 1 pg im Chrono Das cnroi ι ₁₍₎, _elidcrtcn

vom Zeitgeber^ und xom En Pfang

_sch|_icß!ich empfängt

n öS- Em^ anger" 6 und 10 kommenden _dic von d.i. tmpt^d ^ _{; z zwischen den An}_

S.gnale und ™f^ "toe, Signale am Chronometer, kunltsze.tpunkten d.es,r ζί _Chronomcter g _d,c

^{Di Zk} f ^B ' üb ι den am gleichen On

_{ßerdem nachdem}

hat, durch den Emp^{Die Zek} f ^Bnma.
Lasersignale e.nma_;

befind ,chen Empfa

fänger 10 erhalt _chronomclem gelieferten An-

Die von den da *- ■ Laufzeiwiifferon/

das «"»

Chronome." '„',"dnc' möglich» Präzisier, m te

dieser Zurückstellung ,„ regclmäß.gen Ab-

."32 Einriß _ka„„ hnischen E,nr,chtun_scn

Uhr 2' dieser Station möglich, so daß d.e beschnebene Einriuuung also dazu verwendet werden kann, um eine Reihe von Nebenuhren mit einer Hauptuhr zusynchronisieren. Umgekehrt könnte d.e Station fl auf einem Satelliten angeordnet ,ein und einen radio-

krnungzwischen den Stationen A und B. Das in der elektrischen Sender tragen, J¹" ^^rus^ aus_ Station's empfangene Signal wird auf den Empfanger 60 sendet. Emesotehe^u ^ _{mU gmßer}

10 der Station A mittels eines Reflektors 13 über das nonenehe f'^.^^ _{W)bci dicsc} feststchen-

"■" "" Je„ Stationen unter anderem einen geeigneten radio-

elektrischen Empfänger aufweisen wurden.

10 der Station A mittels eines Refk Teleskop 9 zurückgeleitet, wobei eine weitere Verzögerung V₁, auftritt. Das Chronometer 7 empfängt die vom Zeitgeber 3 und vom Empfänger 6 kom-

Hierzu 1 Biatt Zeichnungen

Claims

Verfahrens läßt sich eine Genauigkeit vor. 50 Nano- Patentansprüche: Sekunden mit einer ziemlich sperrigen und beschwerlichen Einrichtung erzielen.

1. Verfahren zum Messen von Laufabweichun- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ue gen von entfernt voneinander, fest, oder beweg- 5 Nachteile einer verstehend genannten fcinrichtung /u lieh angeordneten Uhren, dadurch gekenn- vermeiden und ein Verfahren und eine binnchtung zeichnet, daß ein in einer ersten Station (1) zum Messen von Laufabweichungen von Uhren zu angeordneter Lichtimpulsgeber (4) Lichtimpuls- schaffen, das eine wesentlich größere Genauigkeit signale nach Erfassung durch die erste Station hat und einen geringeren Einrichtungsaufwano erfui (A; l)zu einer zweiten Station (B; 11) aussendet, io dert. Diese Aufgabe wird ernndungsgemaß daduro wo sie erfaßt und mit Hilfe eines Reflektors (13) gelöst, daß ein in einer ersten Station angeordnet.·! zur ersten Station (1; A) zurückgeleitet und dort Lichtimpulsgeber Lichtimpulssignale nacn Erfassung neu erfaßt werden, und daß in den beiden Sta- durch die erste Station zu einer zweiten Station austioncn (1,11; A, B) enthaltene Chronometer (7, 8, sendet, wo sie erfaßt und mit Hilfe eines Retlektors 12) die Zeitdifferenz (i,, i.„ 2 t,,) zwischen dem 15 zur ersten Station zurückgeleitet und dort erneut erEmpfang der so erfaßten Signale und der Au=-,- faßt werden, und daß in den beiden Stationen ent-Sendung von Si^ nalimpulsen (a, b), die von den haltene Chronometer die Zeitdifferenz zwischen dem entsprechenden Uhren (2/3; 273') abgeleitet wer- Empfang der so erfaßten Signale und der Aussendung den, sowie die Zeitdifterenz des Empfangs der von Signalimpulsen, die von den entsprechenden erfaßten Signale in der ersten Station (1: A) be- 20 Uhren abgeleitet werden, sowie die Zeitdifferenz de^ stimmen. Empfangs erfaßten Signale in der ersten Station be

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfah- stimmen. Bei diesem Verfahren werden also die Fern rens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, meldesignale bekannter Verfahren durch Lichtsignal«; daß sie in der ersten Station (1) eine erste Uhr ersetzt, wobei die Lichtquelle ein Lasergerät ist, da^ (2). einen Laser (4) zur Aussendung von kohä- 25 in der Lage ist. Impulse sehr kurzer Dauer auszusen rentcn Lichtimpulsen zu einem bestimmten Zeit- den, deren Vorderflanke mit einer Genauigkeit in der punkt, einen er ten lichtelektrischen Empfänger Größenordnung einer Nanosekunde definiert ist.

(6) für diese Impulse, ein erstes Chronometer (7) Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich mit zum Messen der Differenz zu .sehen den Emp- einer Einrichtung durchführen, die dadurch gekerntfangszeitpunkten der Ausgangssignale dieses 30 zeichnet ist, daß sie in der ersten Station eine erste Empfängers (6) und den Sendceitpunkten der Uhr, einen Laser zur Aussendung von kohärenten Signale von einem mit der ersten Uhr (2) syn- Lichtimpulsen zu einem bestimmten Zeitpunkt, einen chronisierten Impulsgenerator (3), einen zweiten ersten lichtelektrischen Empfänger für diese Impulse, lichtelektrischen Empfänger (10) zum Empfangen ein erstes Chronometer zum Messen der Differenz der Laserimpulse nach einem Verlauf von der 35 zwischen den Empfangszeitpunkten der Ausgangsersten zur zweiten Station (1,11) und zurück über signale dieses Empfängers und den Sendezeitpunkten einen an der zweiten Station angeordneten Re- der Signale von einem mit der ersten Uhr synchroniflektor (13), und ein zweites Chronometer (7), das sierten Impulsgenerator, einen zweiten lichtelektridie Zeitspanne zwischen dem Empfang der Aus- sehen Empfänger zum Empfangen der Laserimpulse gangssignale des ersten und des zweiten Empfän- 40 nach einem Verlauf von der ersten zur zweiten Stagers mißt, aufweist, und dadurch gekennzeichnet, tion und zurück über einen an der zweiten Station daß die zweite Station eine zweite Uhr (2'), einen angeordneten Reflektor und ein zweites Chronolichtelektrischen Empfänger (10') für vom Laser meter, das die Zeitspanne zwischen dem Empfang ausgesandte Lichtimpulse und ein drittes Chrono- der Ausgangssignale des ersten und des zweiten meter (12) aufweist, daß die Zeitspanne zwischen 45 Empfängers mißt, aufweist, und dadurch gekenndem Empfang der Ausgangssignale des Empfän- zeichnet, daß die zweite Station eine zweite Uhr, . gers (10') und der Aussendung der Signale eines einen lichtelektrischen Empfänger für vom Laser mit der zweiten Uhr (2') synchronisierten Impuls- ausgesandte Lichtimpulse und ein drittes Chr> >nogenerators (3') mißt. meter aufweist, das die Zeitspanne zwischen dem

50 Empfang der Ausgangssignale des Empfängers und

der Aussendung der Signale eines mit der zweiten

Uhr synchronisierten Impulsgenerators mißt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Ein- Der zugeordnete Empfänger kann von einem Fotorichtung zum Messen von Laufabweichungen von multiplikator oder einer Fotodiode gebildet sein. Bei entfernt voneinander, fest oder beweglich angeord- 55 einer Einrichtung gemäß der Erfindung ist der aktive neten Uhren. Sender der Sekundärstation bekannter Einrichtungen Es ist bereits bekannt, den Laufunterschied zwischen durch einen passiven Sender ersetzt, der aus einem einer Normaluhr und Nebenuhren mit Hilfe fern- Lichtreflektor besteht. Eine Einrichtung gemäß der meldetechnischer Mittel zu messen. Die Normaluhr Erfindung läßt sich mit wesentlich weniger Aufwand kann in einem Flugzeug transportiert werden, das 60 einrichten und betreiben, und die Stationen können eine erste Sende- und Empfangsstation aufweist, mit kompakten und relativ billigen Geräten versehen während sich eine zweite Sende- und Empfangs- werden.

station am Aufstellungsort der Nebenuhr befindet. Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der

Der Zeitpegel der Bezugszeit wird durch die Fern- nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der

meldestation des Flugzeuges in Form von Impuls- 65 Zeichnung. Im einzelnen zeigt

Signalen übertragen und mit dem Zeitpegcl der Nc- F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs-

beiuhr verglichen. Das Ergebnis dieses Vergleiches gemäß ausgebildeten Meßeinrichtung in Blockschalt-

wirci in das Flugzeug zurückiibertragen. Mit diesem darstellung;