SU1816967A1 - Method of distance measurement - Google Patents
Method of distance measurement Download PDFInfo
- Publication number
- SU1816967A1 SU1816967A1 SU914935408A SU4935408A SU1816967A1 SU 1816967 A1 SU1816967 A1 SU 1816967A1 SU 914935408 A SU914935408 A SU 914935408A SU 4935408 A SU4935408 A SU 4935408A SU 1816967 A1 SU1816967 A1 SU 1816967A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- light
- modulator
- demodulator
- uom
- demodulator unit
- Prior art date
Links
Description
Изобретение относится к методам и средствам для измерения расстояний при специальных инженерно-геодезических работах и может применяться для создания высокоточных измерителей расстояний в системах связи, оптической локации, доплеровских измерителях скорости, в Оптоэлектронном приборостроении, для построения высокоточных светодальномеров геодезического и специального назначения.The invention relates to methods and means for measuring distances in special engineering and geodetic works and can be used to create high-precision distance meters in communication systems, optical location, Doppler speed meters, in Optoelectronic instrumentation, to build high-precision light-range meters for geodetic and special purposes.
Целью изобретения является повышение точности измерения.The aim of the invention is to improve the accuracy of measurement.
Указанная цель достигается тем, что изменением режима питания модулятора демодулятора света в пределах -дрр ]0,35...0,65( получают информационные характеристики, выявляют точки максимальной крутизны (особые точки), при выбранном оптимальном режиме питания и фиксированных особых точках снимают демодуляционную характеристику, по которой определяют положение модулятора-демодулятора света, соответствующего минимуму электрического сигнала и измеряемое расстояние.This goal is achieved by the fact that by changing the power mode of the modulator of the light demodulator within the limits of -dr] 0.35 ... 0.65 (informational characteristics are obtained, maximum steepness points (special points) are detected, when the optimal power mode and fixed special points are selected demodulation characteristic, which determines the position of the modulator-demodulator of light corresponding to the minimum of the electric signal and the measured distance.
Рассмотрим демодуляционную характеристику (ДМХ) процесса модуляции-демодуляции Светового потока в электрооптическом модуляторе-демодуляторе света, имея ввиду, что полезная информация содержится в фазе поднесущей.Consider the demodulation characteristic (DMX) of the process of modulation-demodulation of the Light flux in an electro-optical modulator-demodulator of light, bearing in mind that useful information is contained in the phase of the subcarrier.
Относительная интенсивность светового потока на входе фотоприемного устройства (ДМХ) фазового светодальномера, показанного на фиг.1, равнаThe relative intensity of the light flux at the input of a photodetector (DMX) of the phase light range finder shown in Fig. 1 is
1816967 А11816967 A1
Ι/Ι0=|(ί-Ιο(2λ^ cos^)J (1) где -д^-- режим питания модулятора-демодулятора света на электрооптическом элементе, под которым понимается нормированное значение модулирующего колебания, т.е. отношение его амплитуды к полуволновому напряжению;Ι / Ι 0 = | (ί-Ιο (2λ ^ cos ^) J (1) where -d ^ is the power mode of the light modulator-demodulator on the electro-optical element, which is understood as the normalized value of the modulating oscillation, i.e., its ratio amplitudes to half-wave voltage;
D - измеряемое расстояние;D is the measured distance;
Ям - длина волны модулирующего колебания;Yam is the wavelength of the modulating oscillation;
! - функция Бесселя первого рода нулевого порядка.! - Bessel function of the first kind of zero order.
Анализируя в целом ход кривых на фиг.2 можно отметить, что несмотря на некоторые различия между максимальными значения l/io, существенными представляются различия в области минимумов характеристики.Analyzing the overall course of the curves in FIG. 2, it can be noted that despite some differences between the maximum values of l / io, the differences in the region of the minimum characteristics are significant.
При любом режиме 1)ом/ип частота следования минимумов демодулированного светового потока на выходе демодулятора равна частоте модуляции (Ум и сохраняется при изменении иом/Un. При этом основное требование к выбору режима Uom/ΙΙπ сводится к условию, при котором исходная рабочая точка системы модулятор-демодулятор стабильна и сохраняет свое положение на модуляционной характеристике.In any mode 1) ohm / ip, the repetition rate of the minima of the demodulated light flux at the output of the demodulator is equal to the modulation frequency (Um is preserved when I / Un changes. Moreover, the main requirement for choosing the Uom / ΙΙπ mode is reduced to the condition under which the initial operating point of the system The modulator-demodulator is stable and maintains its position on the modulation characteristic.
При фотоэлектрической регистрации сигнала, полученного на выходе демодулятора, изменение интенсивности на выходе анализатора вызывает соответствующие изменения фототока на выходе ФПУ.When photoelectric registration of the signal received at the output of the demodulator, a change in the intensity at the output of the analyzer causes corresponding changes in the photocurrent at the output of the FPU.
При работе на линейном участке амплитудной характеристики ФПУ функция la=f(D) с точностью до постоянного коэффициента будет совпадать с ДМХ. В прототипе способа индикация осуществляется по экстремальным (нулевым) точкам ДМХ. В этом случае точность функции нулевых точек ограничивается действием помех, обусловленных собственными шумами ФПУ, В предлагаемом способе индикацию осуществляют а точках ДМХ с наибольшей крутизной, а фиксацию - в точках кривой la=f(D), рассчитываемых на уровне порога чувствительности ФПУ.When working on a linear section of the amplitude characteristic of the FPU, the function la = f (D), up to a constant coefficient, will coincide with the DMX. In the prototype of the method, the indication is carried out at the extreme (zero) points of the DMX. In this case, the accuracy of the zero point function is limited by the interference caused by the intrinsic noise of the FPU. In the proposed method, the indication is carried out at the DMX points with the greatest steepness, and the fixation is performed at the points of the curve l a = f (D) calculated at the sensitivity threshold level of the FPU.
Подобные точки определены как особые.Similar points are defined as singular.
Крутизна изменения сигнала на выходе ФПУ (обусловливающая чувствительность светодальномера, т.е. интервал значений, определяющих точность фиксации домера фазового цикла) пропорциональна крутизне изменения ДМХ. Следовательно, оценка крутизны ДМХ при минимальных (пороговых) значениях относительной интенсивности 1/10 на выходе системы равнозначна оценка крутизны в особой” точке кривой la=f(D). Очевидно, что особая точка имеет координату, зависящую от режима питания модулятора-демодулятора света и интенсивности приемного света.The steepness of the change in the signal at the output of the FPU (determining the sensitivity of the light range finder, i.e., the range of values that determine the accuracy of fixation of the phase cycle dommer) is proportional to the steepness of the change in DMX. Therefore, the estimate of the steepness of the DMX at the minimum (threshold) values of the relative intensity 1/1 0 at the output of the system is equivalent to the estimate of the steepness at the singular ”point of the curve la = f (D). Obviously, the singular point has a coordinate depending on the power mode of the light modulator-demodulator and the intensity of the receiving light.
Таким образом максимальная крутизна ДМХ Smax для данного режима -- -jjj^), определенная в особой” точке Ln может служит параметром, характеризующим точность индикации величины демодулированного светового потока.Thus, the maximum steepness of the DMX Smax for this mode is -jjj ^), determined at the special ”point Ln, can serve as a parameter characterizing the accuracy of the indication of the magnitude of the demodulated light flux.
Определяемая крутизна ДМ3 для схемы, представленной на фиг.1, ориентируясь на соотношение (1) 15 ~'dD /d=1-ms~Determined steepness DM3 for the circuit shown in figure 1, focusing on the relation (1) 15 ~ 'dD / d = 1 -m s ~
(2)(2)
На фиг.З представлена зависимость крутизны S ДМХ от режима питания модулятора-демодулятора в области точки Ln, рас25 считанная по формуле (2) для случая f/lo=const, Uom = 0. Как следует из кривой фиг.З в интервале значений иОм/ип = =0,3-0,65 зависимость крутизны S от амплитуды переменного напряжения носит ли3θ нейный характер.Fig. 3 shows the dependence of the slope S DMX on the power mode of the modulator-demodulator in the region of the point Ln, calculated according to formula (2) for the case f / lo = const, Uom = 0. As follows from the curve of Fig. 3 in the range of values and О m / ip = = 0.3-0.65, the dependence of the slope S on the amplitude of the alternating voltage is linear.
Итак, для повышения точности измерения расстояний рекомендуемый режим питания модулятора-демодулятора света должен быть выбран в интервале иОм/ип 35 0,35 - 0,65.So, to improve the accuracy of measuring distances, the recommended power mode of the modulator-demodulator of light should be selected in the interval and About m / ip 35 0.35 - 0.65.
Реализация способа измерения расстояний осуществляется светодальномером, функциональная блок-схема которой приведена на фиг.1. Светодальномер содержит 40 лазерный генератор 1, свет которого через блок модулятора-демодулятора 2 направляется на измеряемую трассу. Отразившись от зеркального отражателя 3, световой поток вновь принимается на блок модулятора-де45 модулятора и направляется на фотоприемное устройство (ФПУ) 4, включающий в себя анализатор света (не показанный на рисунке). Электрический сигнал с ФПУ 4 усиливается усилителем 5 и поступает на 5Q аналого-цифровой преобразователь 6. Информация с выхода аналого-цифрового преобразователя 6 поступает на вход микропроцессора 7. Выход высокочастотного генератора 8 подключен к блоку 3 для 55 осуществления модуляции демодуляции светового луча. Перемещение блока модулятора-демодулятора 2 осуществляется шаговым двигателем 9. Выходы микропроцессора 7 подключены к индика тору 10, высокочастотному генератору 8 и шаговому двигателю 9 для их управления.The implementation of the method of measuring distances is carried out by a light range finder, the functional block diagram of which is shown in FIG. The light-range finder contains 40 laser oscillators 1, the light of which through the block of the modulator-demodulator 2 is directed to the measured path. Reflected from the mirror reflector 3, the light flux is again received at the modulator-de45 modulator unit and sent to a photodetector (FPU) 4, which includes a light analyzer (not shown in the figure). The electric signal from the FPU 4 is amplified by the amplifier 5 and fed to the 5Q analog-to-digital converter 6. Information from the output of the analog-to-digital converter 6 is fed to the input of the microprocessor 7. The output of the high-frequency generator 8 is connected to block 3 for 55 modulation of the demodulation of the light beam. The block of the modulator-demodulator 2 is moved by a step motor 9. The outputs of the microprocessor 7 are connected to an indicator 10, a high frequency generator 8, and a step motor 9 to control them.
Светодальномер работает следующим образом. Модулирующие колебания от высокочастотного генератора 8 подаются на блок модулятора-демодулятора 2. Луч лазерного генератора 1, проходя через модулирующий элемент блока 2, модулируется и направляется вдоль измеряемой трассы на отражатель 3 и, возвращаясь, вновь попадает в блок 2, где демодулируется и после трансформации в анализаторе света е амплитудно-модулированный принимается на ФПУ 4. Электрический сигнал с ФПУ усиливается усилителем 5.The light range finder works as follows. Modulating oscillations from the high-frequency generator 8 are fed to the modulator-demodulator 2 unit. The beam of the laser generator 1, passing through the modulating element of unit 2, is modulated and sent along the measured path to the reflector 3 and, returning, again enters block 2, where it is demodulated after transformation in the light analyzer, e amplitude-modulated is received at the FPU 4. The electric signal from the FPU is amplified by an amplifier 5.
До начала процесса измерения расстояния осуществляем юстировку измерительного тракта светодальномера, о частности определяем режим питания Uon/Un модулятора-демодулятора света, соответствующий максимальной крутизне ДМХ. С этой целью шаговый двигатель 9 перемещает блок модулятора-демодулятора 2 от одного крайнего положения в другое. После каждого шага шагового двигателя 9 производится измерение выходного напряжения усилителя 5 и преобразование его в цифровой код аналого-цифровым преобразователем 6. Информация с выхода аналого-цифрового преобразователя записывается в память микропроцессора 7.Before the start of the distance measurement process, we carry out the alignment of the measuring path of the light range finder, in particular, we determine the power mode Uon / Un of the light modulator-demodulator corresponding to the maximum steepness of the DMX. To this end, the stepper motor 9 moves the block of the modulator-demodulator 2 from one extreme position to another. After each step of the stepper motor 9, the output voltage of the amplifier 5 is measured and converted into a digital code by an analog-to-digital converter 6. Information from the output of the analog-to-digital converter is recorded in the memory of the microprocessor 7.
В результате в памяти микропроцессора накапливаются дискретные значения (Si,As a result, discrete values are accumulated in the microprocessor memory (Si,
S2....Sn) семейства кривых среднеинтегрального светового потока. Далее микропроцессор 7 по заданной программе анализирует поступившую информацию, вычисляет положение особых точек по оптимальному режиму питания модуляторадемодулятора света и соответствующее положение модулятора-демодулятора 2. Завершение операции означает готовность светодальномера к проведению измерения расстояния.S 2 .... Sn) of the family of curves of the average integral luminous flux. Next, the microprocessor 7, according to a given program, analyzes the incoming information, calculates the position of the singular points by the optimal power mode of the light demodulator modulator and the corresponding position of the demodulator-modulator 2. The completion of the operation means the readiness of the LED range finder to conduct distance measurement.
Цикл измерения расстояния включает снятие одной кривой среднеинтегрального светового потока для выбранного режима питания Цом/Un, вычисление положения модулятора-демодулятора 2 при минимуме электрического сигнала на основе обработки измеренных значений всей кривой среднеинтегрального светового потока, вывод информации об измеренном значении расстояния на табло цифрового индикатора 10. Работой узлов, а именно высокочастотного генератора 8, шагового двигателя 9, аналого-цифрового преобразователя 6 и индикатора 10 управляет микропроцессор 7 по заданной программе измерений, которую можно изменять в зависимости от конкретной задачи измерения.The distance measurement cycle includes taking one curve of the average integral luminous flux for the selected Tsom / Un power mode, calculating the position of the modulator-demodulator 2 with a minimum of an electric signal based on processing the measured values of the entire curve of the average integral luminous flux, displaying information about the measured distance on the digital indicator board 10 The operation of the nodes, namely the high-frequency generator 8, the stepper motor 9, the analog-to-digital converter 6 and the indicator 10 is controlled by a microprocessor p 7 for a given measurement program, which can be changed depending on the specific measurement task.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU914935408A SU1816967A1 (en) | 1991-05-12 | 1991-05-12 | Method of distance measurement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU914935408A SU1816967A1 (en) | 1991-05-12 | 1991-05-12 | Method of distance measurement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1816967A1 true SU1816967A1 (en) | 1993-05-23 |
Family
ID=21574072
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU914935408A SU1816967A1 (en) | 1991-05-12 | 1991-05-12 | Method of distance measurement |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1816967A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2698699C1 (en) * | 2018-12-27 | 2019-08-29 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) | Method of reproducing a unit of length in laser range finders based on a michelson interferometer |
-
1991
- 1991-05-12 SU SU914935408A patent/SU1816967A1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2698699C1 (en) * | 2018-12-27 | 2019-08-29 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) | Method of reproducing a unit of length in laser range finders based on a michelson interferometer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0640846B1 (en) | Optical measuring apparatus | |
EP0092369B1 (en) | Light frequency change detecting method and apparatus | |
CN111609918A (en) | Optical fiber distributed vibration sensing system based on envelope detection circuit | |
SU1816967A1 (en) | Method of distance measurement | |
US4850698A (en) | Method of determining measuring data on an optical transmission path by means of optical sensor | |
EP1118062B1 (en) | Frequency division multiplexed bar code scanner | |
US5710621A (en) | Heterodyne measurement device and method | |
JPH0115832B2 (en) | ||
CN109084884A (en) | A kind of homodyne vibration measurement with laser device and its method for detecting vibration | |
CA2062550C (en) | Optical distance measuring apparatus | |
CN208751702U (en) | A kind of homodyne vibration measurement with laser device | |
CN208671919U (en) | A kind of method using in optic fiber displacement sensor probe and optic fiber displacement sensor system | |
EP0691757A1 (en) | Optical frequency mixing apparatus | |
RU2059199C1 (en) | Optoelectron device for measurement of spatial attitude of object | |
JPS6023739Y2 (en) | light wave distance meter | |
SU1599652A1 (en) | Laser light range finder | |
CN108709506A (en) | A kind of method using in optic fiber displacement sensor probe and optic fiber displacement sensor system | |
RU2066845C1 (en) | Optico-electronic device to measure lateral displacements | |
JPH11118928A (en) | Electrooptical distance meter | |
JPS573063A (en) | Light wave rangefinder | |
JPH052075A (en) | Laser doppler speed meter | |
SU1374049A1 (en) | Light range finder with active reflector | |
SU1599650A1 (en) | Transducer of linear displacements | |
SU1221504A1 (en) | Laser-interferometric system of measuring extralow vibrations | |
JP2529870B2 (en) | Lightwave rangefinder |