PL68216B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 30.VI.1973 68216 KI. 42c,18 MKP GOlc 3/00 CZYTELNIA iM&P Patery," ¦•-.no P J-il| IZMfyp Twórca wynalazku: Krzysztof Holejko Wlasciciel patentu: Politechnika Warszawska, Warszawa (Polska) Dalmierz optoelektroniczny i Przedmiotem wynalazku jest dalmierz optoelek¬ troniczny do precyzyjnych pomiarów odleglosci.Znane i stosowane sa dalmierze z dioda lumi- nescencyjna w któryeh stosowane sa oddzielne u- klady optyczne wykonane w postaci nasadek na teo¬ dolit i zawierajace dwa obiektywy, jeden do na¬ dawania, a drugi do odbioru transmitowanej fali.Znane sa równie dalmierze z jednym obiektywem nadawczo-odbiorczym polaczonym na stale z obu¬ dowa dalmierza. W dalmierzach tych pomiaru fa¬ zy dokonuje sie na obnizonej czestotliwosci przez zdudnienie czestotliwosci wzorcowej, z która mo¬ dulowana jest dioda luminescencyjna z inna od¬ powiednio dobrana czestotliwoscia odniesienia. Dla zachowania stalej róznicy tych czestotliwosci, potrzebnej w czasie pomiaru, obie czestotliwosci stabilizowane sa za pomoca oscylatorów kwarco¬ wych umieszczonych w termostatach, badz tez zlo¬ zonymi ukladami automatycznej regulacji czestotli¬ wosci. Powoduje to rozbudowe ukladów elektro¬ nicznych i wzrost poboru mocy. Nasadki obiektywo¬ we cechuja stosunkowo duze wymiary i ciezar.Wymagaja one oprócz tego ustawiania na drugim koncu mierzonego odcinka pryzmatów zwrotnych o znacznych wymiarach. Dwa obiektywy wprowa¬ dzaja oprócz tego blad paralaksy przy pomiarze krótkich odcinków.Celem wynalazku jest zbudowanie dalmierza, w którym czesc optyczna bylaby oddzielna od resz¬ ty dalmierza i polaczona z riim za pomoca kabli, 30 przy czym czesc ta, która mozna nasadzic na przy¬ klad na teodolit, zawierac powinna tylko jeden obiektyw nadawczo-odbiorczy. Uklad elektroniczny rozwiazany bylby zas w sposób umozliwiajacy maly pobór mocy zasilania.Cel ten zostal osiagniety przez zbudowanie dal¬ mierza optoelektronicznego wedlug wynalazku, w którym rozlaczny uklad optyczny utworzony jest z jednego obiektywu z przecieta na pól soczewka, której polówki oddzielone przeslona wraz z dwoma zwierciadlami umieszczonymi ukosnie do kierunku promieni przechodzacych przez obiektyw, tworza dwa systemy nadawczy i odbiorczy o rozstawionych ogniskach znajdujacych sie na bocznych przeciw¬ leglych sciankach obudowy. W tych ogniskach u- mieszczone sa diody luminescencyjna i detekcyjna.Czestotliwosc róznicowa wystepujaca na wyjsciu mieszaczy polaczonych z generatorem odniesienia przez tlumiki jest dostatecznie wysoka dla zapew¬ nienia niewielkich wzglednych zmian tej czestotli¬ wosci, które mieszcza sie w pasmie wzmacniaczy selektywnych oraz fazomierza w granicach do¬ puszczalnego bledu pomiaru.Rozwiazanie wedlug wynalazku zawiera niewielki i lekki uklad optyczny, który moze byc latwo u- mieszczany w postaci nasadki na lunecie teodolitu lub lacznie z reszta dalmierza we wspólnej obudo¬ wie. Pojedynczy obiektyw likwiduje bledy paralak¬ sy przy pomiarze krótkich boków oraz nie wymaga pryzmatów zwrotnych o znacznych wymiarach Do- 68 216I 68 3 statecznie wysoka czestotliwosc róznicowa i zasto¬ sowanie szerokopasmowego fazomierza pozwala z kolei na uproszczenie ukladu elektronicznego oraz zlagodzenie ostrych warunków' na stalosc czestotli-* wosci róznicowej, przez co mozna wyeliminowac rozbudowane termostaty i oszczedzic moc zasilania.Rozwiazanie dalmierza optoelektronicznego w przykladowym wykonaniu przedstawione jest na rysunku. W obudowie obiektywu 1 jest przecieta soczewka 2, której polówki rozdzielone sa prze¬ slona 3. Dwa zwierciadla 4 i 5 rozdzielaja strumien swietlny przechodzacy przez soczewki na dwa stru¬ mienie skupione w dwu ogniskach znajdujacych sie na bocznych sciankach obudowy 1 w których to ogniskach umieszczone sa dioda luminescencyj¬ na 6 i. detekcyjna 7. Wewnatrz obudowy obiekty¬ wu 1 na jej tylnej sciance, w plaszczyznie umoco¬ wania diod luminescencyjnej i detekcyjnej umiesz¬ czone jest zwierciadlo wklesle 14 pozwalajace na koncentracje czesci strumienia swietlnego diody luminescencyjnej 6 na diodzie detekcyjnej 7, po otwarciu przeslony 13.Dioda luminescencyjna 6 polaczona jest genera¬ torem wzorcowym 15 natomiast dioda detekcyjna 7 z wejsciem mieszacza 8. Na wejscie mieszacza 8 dolaczone jest równiez poprzez tlumik 17 wyjscie generatora odniesienia 16, zas wejscie drugiego mie¬ szacza 9 polaczone jest z generatorem wzorcowym 15 oraz z generatorem odniesienia 16 poprzez tlumik 18. Wyjscia mieszaczy 8 i 9 polaczone sa poprzez wzmacniacze selektywne 10 i 11 z fazomierzem 12.Strumien swiatla wychodzacy z diody lumines¬ cencyjnej 6 modulowanej za pomoca generatora wzorcowego 15 kierowany jest za pomoca zwiercia¬ dla 5 na polowe soczewki 2 obiektywu. Strumien ten po przebyciu mierzonej odleglosci i odbiciu sie od zwierciadla zwrotnego ustawionego na drugim koncu mierzonego odcinka powraca do drugiej cze¬ sci obiektywu i po odbiciu sie od zwierciadla 4 tra¬ fia do diody detekcyjnej 7. Po detekcji napiecie o czestotliwosci generatora wzorcowego wystepuja¬ ce na detektorze 'i wchodzi na mieszacz 8. Na to sa¬ mo wejscie przykladane jest równiez napiecie z ge¬ neratora odniesienia 16 poprzez tlumik 17. Dzieki temu w mieszaczu nastepuje zdudnienie obu na¬ piec, przy czym0 charakterystyki fazowe mieszacza nie wplywaja w sposób istotny na przesuniecie fa¬ zowe napiecia o czestotliwosci róznicowej. Napie¬ cie to po wzmocnieniu we wzmacniaczu selektyw¬ nym 10 przykladane jest na odpowiednio szeroko¬ pasmowy fazomierz 12, który mierzy przesuniecie przykladanego nan napiecia wzgledem fazy napiecia wzorcowego. W tym celu napiecie generatora wzorcowego 15 zdudniane jest z napieciem gene¬ ratora odniesienia 16 w mieszaczu 9. Na wyjsciu tego mieszacza znajduje sie wzmacniacz selektyw¬ ny 11, który wzmacnia napiecie wyjsciowe miesza- 216 4 cza do odpowiedniej wartosci wymaganej przez fazomierz 12.Podstawowa czestotliwosc wzorcowa generatora 15 stabilizowana jest oscylatorem kwarcowym u- 5 mieszczonym w termostacie, natomiast pozostale kwarce generatorów 15 i 16 pracuja w temperaturze otoczenia. W celu kalibracji dalmierza strumien swietlny zamykany jest w obudowie obiektywu wzdluz drogi kalibracji o stalych wymiarach. Dro- 10 ga ta prowadzi od diody luminescencyjnej 6 do zwierciadla wkleslego 14 i dalej do diody detekcyj¬ nej 7. Droga ta otwierana jest na czas kalibracji za pomoca przeslony13. , 15 PL PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Dalmierz optoelektroniczny z pojedynczym o- biektywem nadawczo-odbiorczym zawierajacy gene¬ rator wzorcowy polaczony z dioda luminescencyjna oraz generator odniesienia polaczony z dwoma mie- szaczami, wejscia których polaczone sa z dioda de¬ tekcyjna i generatorem wzorcowym, a wyjscia ze wzmacniaczami zakonczonymi fazomierzem, zna¬ mienny tym, ze rozlaczny uklad optyczny (1) utwo¬ rzony jest z jednego obiektywu z przecieta na pól soczewka (2), której polówki oddzielone prze¬ slona (3) wraz z dwoma zwierciadlami (4) i (5) u- mieszczonymi skosnie do kierunku promieni swietl¬ nych przechodzacych przez obiektyw tworza dwa systemy nadawczy i odbiorczy o rozstawionych o- gniskach znajdujacych sie na bocznych przeciwleg¬ lych sciankach obudowy, w których to ogniskach umieszczone sa diody luminescencyjna (6) i detek¬ cyjna (7), przy czym czestotliwosc róznicowa wy¬ stepujaca na wyjsciu mieszaczy (8) i (9) polaczo- 35 nych z generatorem odniesienia (16) poprzez tlumi¬ ki (17) i (18) jest dostatecznie wysoka i zapewnia niewielkie wzgledne zmiany tej czestotliwosci, któ¬ re mieszcza sie w pasmie wzmacniaczy selektyw¬ nych (10) i <11) oraz fazomierza (12) w granicach 40 dopuszczalnego bledu pomiaru fazy.

2. Dalmierz wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze na tylnej sciance obudowy ukladu optycznego w plaszczyznie diod luminescencyjnej (6) i detekcyjnej (7) umieszczone jest zwierciadlo wklesle (14), które 4a koncentruje czesc strumienia swietlnego diody lu¬ minescencyjnej (6) na diodzie detekcyjnej (7).

3. Dalmierz wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze oscylator kwarcowy podstawowej czestotliwosci wzorcowej umieszczony jest w termostacie, a po¬ zostale oscylatory generatora wzorcowego (15) i ge¬ neratora odniesienia (16) w temperaturze otoczenia.

4. Dalmierz wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze generator odniesienia (16) poprzez tlumiki (17) i (18) dolaczony jest na wejscia mieszaczy (8) i (9) razem z doprowadzeniem diody detekcyjnej (7) i genera¬ tora wzorcowego (15).KI. 42c,18 68 216 MKP GOlc 3/00 PL PL