RU1520982C - Светодальномер - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к фазовым лазерным светодал| номерам и преднаэ - начёно дл  измерени  рассто ний в прикладной геодезии. Целью изоб- ; ратани   вл етс  упрощение кои- струкции при неизменёой точности за счет использовани  детектора биeнIdi. Луч от лазерного генератора 8 модулируетс  во амплитуде, в резонаторе электрооптического модул тора 9 колебани ми от генерато1 а 1 и с выхода фазокомпенсационногх) блока 2 IDоднополюсной модул ции с разносом частот, равным частоте колебаний генератора 5. Лазерный луч после прохождени  трассы и отражени  от ,объекта поступает на вход электрооптического демодул тора 10. Дл  преобразо вани  в низкочастотные колебани  в резонатор демодул т рра 10 введены два разнесенных по частоте опорных колебани  с расчетом, чтобы на выхо- де демодул тора ТО.они отличались |to частоте в два: р аза. Первое опорное колебание поступает с фазокомпен- сационного блока 4, равное сумме Двух частот от генератора 1. и низкочастотного генератора б Второе опорное колебание поступает с фазокомпенса- шионного блока 3, равное сумме частот от фазокомпенсационного блока 2 и удвоитеп  7 низкой частоты. Оптический луч после демодул тора 10 преобразуемс  в электрические коле ,6ани  низких частот в фотоэлектрическом умножигР пе 11, которые Поступа (Л СП Nd О 00 Nd

Description

ют 1л пологоиой фильтр 12. После раз- дсле-ии  сигнала по частоте н  узкогю- поеных фнпьтрпх 15 и 6 они посггупа- ют на детектор 17 биений, с выхода которого фаза частот срапии- « фазометре. 19 разрешени , иеодиозпачкостн с опорными гсоде.ба ги -MI1 11ЧКОЧПГ.ТГ)ТНОТ О Т СМи рЯТОрЛ f) , И,-

нходы флзомстра 18 точигл о измррен п поступают частоты с узкопо осиого фшп.тра 15 и генератора 6, чере:п но- лосевой и узкополоспый фш1ьтры 13 и 14, нмеюгаие идентичные характе- рнстики с фильтрами 12 л 15, I нл.

Изобретение отиоситс  к фазовым лазергтым сиетодальномерам и предназначено дл  высокопрецизкоиных измерений рассто ний при решении задач прикладной геодезии, U радиолокации, в космической технике, в метеоролр- гин и при измерешшк снецнального назначени  4

Целью изобретени   вл етс  упроще- 1ше конструкции при неизменной точ™ нести измерении.

На чертеже представлена структурна  схема предлагаемого снетодально- мера„ ..

Светод;и1ьномер содержит всего один вксокостабильньш, масштабный генератор , i, три фазокомпенсациоиных бло ка 2j 3, 4 однополосной модул ции, генераторыЗ иб| промежуточной и низ™ кой частот, удвоитель 7 ннзкик .час тот, лазерный генератор 8, электро- оптический модул тор 9 и демодул - тор 10, фотоэлектронный умножитель П, полосовые фильтры 12 и 13 узко-полосные фильтры 14 15 и-16 низкой частоты, детектор 17 биений, фазомет 18 точного измерени  дальности и фа зометр 19 разрешени  неоднозйачйости

Передающа  часть светодалъпомера содержит пысокостабильный масштабный генератор 1 nepsoti масштабной часто™ ты, выход которого подключен к резонатору злектрооптического модул тора 9, св занного оптически с лазерным генератором 8, В резонатор модул то ра 9 введено еще одно высокочастот кое колебание .второй масштабной частоты с выхода первого фазокомпен- . сационного блока 2 с нужным разносом частоты, один вход которого св зан с высокостабильным масштабным 1 енерато ром 1 , а другой - с генератором 5, промежуточной чг стоты,

Приемна  часть светодальномера содержит олектрооптический п,ем - Д | тор K)j на ЯУ.ОЛ. которого 10(ггу1 лл т отраж1:( juTtrpHbtn луч, п ре:и Ч;: i op

5

0

5

0

5

40

45

50

55

которого введены Опорные с нужным разносом частот СВЧ-колебани , одно - с выхода третьего фазокомпенсационио го блока 4, соединенного с выходом В1з1сокостабш1ьного масштабного генератора 1 и низкочастотного генератора 6 дл , формировани  опорного колебани  в электрооптическом демодул торе первой масштабной частоты, а дру.гое с выхода второго фазокомпен- с.адиопного блока 3, соединенного с выходами первого фазокомпенсационно- го блока 2 и удвоител  7 низких час тот дл  формировани  опорного колебани  в электрооптическом демодул торе 10 второй масштабной частоты с нуж HtsiM разносом частот.

Выход злектрооптического демодул тора 10 св зан с фотоэлектронным умножителем 15 а ,он с полосовым фШI JTpoм 2, выход которого св зан с двум  узкополосными фильтрами 15 if 16 низких частот, включенными парал- Лельно входу детектора 7 биеншЧ.

, Дн  досткн ени  .высоких точностей измерени  дальности йа первой масш табной частоте один из выходов узкополосного фильтра 15 св зан непосредственно с входом первого фазометра 18 точного измерени  дальности, а - дл  расширени  диапазона однозначного измерени  дальности второй выход, фильтра 15 и выход фильтра 16 соединены с входом детектора 17, работающего в режиме биений, выход которого соединен с первым входом второго фазометра 19, а второй его вход с генераторам 6 низкой частоты. Дл  компенсации фазовых сдвигов в полосовом ф1игьтре 12 и фильтре 13, возникших за счет ухода частоты высокоста- бильного масштабного генератора I Ш1И генератора 3 промежуточной частоты , а также за.счет расстройки низкочастотных усшн телей на--  а изменени  со временем их йлектрнчег.кнх параметров под вoздe.йcтnи( и . тс--г с -г-. МП,, Я ьчж о,: ГЦ И Т.п. ф П-Т М , п itcrn. (;f.дy гeтr(51ЯT(po 6 низкой частоты li первым фазометром 18 втспючепы дополйител ьно идептичныГ фильт}) J 3 it y.-s KorKm ocw iA с1)илг-,тр 1 ч. Поскольку нх эЛёктричес- кап схема, кОиструк ци  строго иден- тпчи., то и фазовые сдвиги в них одииаконые и, слодойательно, разност фазопых сдпигоп скомпеиснруетс    не окажет вли ни  на точность измерени  дальности.

Дл  непосредственного визуального отсчета дальности в качестве фазомет роп 8 и 19 использованы цифровые счетчики, объединенные в один блок.

Спетодальномер работает следующим образен.

В резонатор электроонтического модул тора одновременно ввод т колеба ни-Я высокостабш .ьного масштабного генератора I и колебани  второй масштаб 1Ой частоты с выхода первого фазокомтте1 сациоиного блока 2 с разносом частот, равным частоте колеба- НИИ генератора 5 промежуточной частоты . Колебани  второй масштабной частоты формируютс  в блоке 2 с помощью колебаний высокочастотного масштабного генератора 1 и генератора 5 и представл ют собой верхнюю боковую частоту однополосной модул ции, равную сумме этих двух частот. Лазерный луч, промодулнро-ванный по амплитуде зтими колебани ми, после прокож дени  трассы и отражени  от отража тел  объекта поступает на вход злек- трооптического демодул тора 0. На трассе каждое из этих колебаний получает задержку по фазе на своей частоте..

Дл  преобразовани  этих колебаний в низкие частоты в резонатор электрооптического демодул тора 10 введены два разнесенных по частоте onopHWk колебани , причем с,таким расчетом, чтобы на выходе демодул тора 0 они по частоте отличались в два раза. Это уотовие необходимо дл  стыкрйки частот в последующих цеп х и выравнивани  значений частот на входах фазометров 18 и 19 с целью их унификации . .

Первое qirqpHoe высокочастотное колебание первой маспп-абной частоты формируетс  л третьем фазокомпенсй- ционном блоке А с пог-готью генерато-- ров и б и пг- детанл ет собой верх-

У)И, . , 1ППМ ( MiKCHytn члгто 1;и1.- 11о. rtiv- дул ции, равною гл ммо ч;и-тот го иераторов 1 и 6. Второе опорное высокочастотное колеб;ип1Г второй ма.-- гптабной частоты формируетс  во птс- р м фагзокомио} сационнпм блоке 3 с но-, мощью удвоител  7 низкой частоты и первого фазокомпеисационного блока jQ 2 и представл ет собой верхнюю бо копую частоту однополосной модул ции, равную сумме 4acTot удвоител  7, фа- зокомпенсационного блока 2 и г енера- тора 5. После преобразовани  колебп - 5 масштаб 1ых частот в электрооптическом демодул торе О оптический модулировапный луч двум  .низко- частотнь1ми колеба1П1 ми после фотоэлектронного умножител  11 преобразо 0 вываетс  в электрические колебани  низких частот, которые дроход т ли- нейньй полосовой фильтр 12 без ослаблени , Вьтходы узкополосных фильтров 15 и 16 после разделени  их по 5 частоте, св занной с детектором 57 биений, которьш формирует колебание разнЬстной частоты. Использование детектора 7 биений позвол ет расгаи- рить предел измерени  одноз{1ачной 0 дальности, поскольку эта дальность определ емс  в этом случае не второй масштабной частотой, а значением разностной частоты,

Дп  обеспечени  высоких точностей измерени  дальности выход узкополосного фильтра 15у несущего информацию о задержке фазы на трассе на первой масштабной частоте, -непосредственно св зан с фазометром 18. точного изме- Q рени  дальности.

Опорное колебание этого фазометра поступает с выхода генератора б низкой частоты Через линейный полосовой фильтр 13 и узкополосный 5 фильтр 14, Они идентичны по схеме и

кон-струкции с фильтрами 12 и ) 5 и служат дл  компенсации всех фазовых флуктуации и возможнь1х сдвигов фаз в них за счет расстроек частот гене- Q раторов или иэменени  параметров схемы со временем.

Claims (1)

1. Фазовые флуктуации и сдв иги фаз в узкополосных фильтрах 15 и 16 компенсируютс  S детекторе 17 биений и г на точность измерени  на ф  очетре 19 они не вли ют. Формула изобретени  Светодапьномер, содержгтниит лл:1гр Hbrfi генератор, электрооптичегкий мо , 152П9Н28

   лул тор и демодул тор, фотоэлектрон-ходом введенного полосового фильтра,

   ный умножитель, генераторы высоко-вход которого подключен к выходу

   CTfltJmibMbtft масштабньтй, промежуточнойфотоэлектронного умножител , первый

   и низкой частот, св занный с удерите- .вход детектора биений соединен с

   лем частоты, фазокомпенсационные бло-первым входом фазометра точного иэмеки однополосной модул ции и узкопо-рени , а выход - с первым входом фалосные фильтры, св 9вннь1е с фаэомет эометра разрешени  неоднозначности,

   рами разрешени  неоднозначности,ивыход генератора низкой частоты четочного измерени , о т л и ч л ю -ю рез полосовой и узкополосные фильтры

   щ и И с   тем, что, с целью упроще-соединен с вторьт входом фазометра

   ни  конструкх ии в него введен детек-точного измерений и непосредственно

   тор биений, входы которого через двас вторым входом фазометра разрешени 

   узкополосных фильтра соединены с вы-неоднозначности