SU340211A1

SU340211A1 - AGA ACTIBOLOG (Sweden)

Info

Publication number: SU340211A1
Application number: SU1338156A
Authority: SU
Inventors: Карл Эрик Грандквист Иностранец; фирма Иностранна

Description

Изобретение относитс ,к способам определени среднеинтеграл,ь,ного иоказател .преломлени среды, налример, в нервую очередь , атмосферы, вдоль линин. Такой показатель преломлени необходимо знать лри измерени х рассто ний с ПОМОЩЬЮ электро.магнитиых .волн, в частности, с .помощью электроо1птических дальномеров.The invention relates to methods for determining the average integral, bore and indicator of medium refraction, nalimer, in a nervous queue, the atmosphere, along linin. Such a refractive index is necessary to know the distance measurements with the help of electromagnetism waves, in particular, with the help of electro optical rangefinders.

Известны опосо бы определени среднего коэффицпента преломлени путем измерени разности фаз модулированных по амллитуде световых потоков двух различных цветов, прошедших ло одному и тому же пути в исследуемой среде.It is known to determine the average refractive index by measuring the phase difference in the amplitude-modulated light fluxes of two different colors that follow the same path in the medium under study.

Дл повышени точности определени по предлагаемому способу световые потоки двух различных .цветов попеременно модулируют двум различными частотами и разность фаз измер ют дл каждой пары частот модул ции .To improve the accuracy of the determination according to the proposed method, the light fluxes of two different colors are alternately modulated with two different frequencies and the phase difference is measured for each pair of modulation frequencies.

Таким образом дл каждого нз двух возможных состо ний получают сигналы различных пол рностей, что обеспечивает удвоение чувствительности способа определени среднеинтегрального показател преломлени исследуемой среды.Thus, for each of the two possible states, signals of different polarities are obtained, which provides a doubling of the sensitivity of the method for determining the average integral refractive index of the medium under study.

ветви устройства; на фиг. 3 - модифицированный вариант передатчика.device branches; in fig. 3 - a modified version of the transmitter.

Передающа ветвь I устройства включает в себ первый источник 1, вырабатывающий луч /С красного цвета, на вход 2 которого может быть подан сигнал дл модул ции амплитуды светового пучка.The transmitting branch I of the device includes the first source 1, producing a red light / C, to the input 2 of which a signal can be given to modulate the amplitude of the light beam.

Второй -подобный источник 3, вырабатывающий луч Г голубого цвета, имеет модул .ционный вход 4. Эти два луча сливаютс в одни световой сигнал, который направл етс к дальнему концу линии, где установлен рефлектор , возвращающий этот сигнал к приемнику .The second, a similar source 3, generating a blue G beam, has a modulation input 4. These two beams are merged into one light signal, which is directed to the far end of the line, where a reflector is installed, which returns this signal to the receiver.

В передающей ветви I размещены первый 5 и второй 6 генераторы.The first 5 and second 6 generators are located in the transmitting branch I.

Между генераторами и источниками установлен двухполюсный на два направлени переключатель 7. В одном из положений переключател генератор 5 соедин етс с входом 2, а генератор 6-с входом 4, а в другом положении генератор 5 соедин етс с входом 4, а генератор 6 -с входом 2. Этот переключатель периодически приводитс в действие блоком 8 управлени так, что каждый источник попеременно модулируетс то одной, то другой частотами модул ции . Блок 8 может работать с относительно низкой частотой, налример 10 гц, (частоты fi Приемна ветвь II включает в себ фотоумножитель 9, который принимае.т1с /С и Г на фотокатод и усиливает прин тый сигнал известным способом. Из-за нелинейности фотоумножител P poacxoflHT гетеродинирование , привод щее к по влению разностной частоты /1 - /2-, котора выдел етс фильтром 10 и подаетс на фазовый детектор 11. Процесс гетеродинировани дает компоненту частоты (/1-/а), имеющую фазу ф1 и ф2, где ф1 и ф2- фазы .прин тых сигналов частот fi и /2 соответственно . ф1 - ф2 .представл ет разность в задержке фазы дл двух цветов на лути сигнала и измер етс фазовым детектором //, в качестве которого может быть использован, например, хорошо известный фазовый дискриминатор ФОСТЕРА-СИЛИ. Действие переключател 7 заставл ет частоты , .приход щие на фотоумножитель 9, иметь разноименные цвета, и соответствующа разность фаз фа - фа, следовательно, действует на фазовый детектор // со знаком, противоположным ф1 - ф2, создава пр моугольную форму сигнала, как доказано на фиг. 1. Амллитуда этой пр моугольной волны RW представл ет .собой разность между первой разностью фаз ф1 - ф2, соответствующей одному положению переключател 7, и второй разностью фаз ф - фа, соответствующей другому .положению этого переключател . Дл индикации амплитуды предусмотрен измерительный прибор 12. Допустим, что коэффициент преломлени имеет вид 1 + Л , где Л - поправочный член, который имеет пор док 3-10- и зависит от температуры и давлени атмосферы на пути сигнала. Значени Л дл указанных двух .цветов будут обозначатьс NI и N. При скорости , равной Со ( + N), получим следующие выражени дл фазовых задержек и дл двух ча.стот /I и /2 по прохождении рассто ни D: Ti /:(),(1) /.(1+л.). Гетероднни;ровапие частот fi и /2 на приемнике приводит к .по влению сигнала с разностной частотой f 1 - /2 и фазой ф - фа: -, - (f. f + - /.Лд. (3) Ьо Переброс переключател 7 в другое положе-ние эквивалентен перемене цвета сигналов с частотами /i и /а, что означает новое значение (новую величину) ф - фа разности фаз, получаемой из уравнени (3) .путем взаимозамены и NZ: , (f.-f,+f.N,-f,N,). (4) рое вл етс разностью между двум значени ми уравнений (3) и (4): ( 1 ) -Cfi ) ( f. + h)(N,-N,). (5) Если переключение .периодическое, напр л ение на выходе детектора 11 колеблетс между одним и другим значени ми от одного периода к другому, .привод к .пр моугольной во.лне, амплитуда которой представл ет разность в соответствии с уравнением (5) и обнаруживаетс на измерительном приборе 12. Из уравнени (5) следует, что это значение .пропорционально (). - функци давлени и температуры, котора может быть выражена следующим образом: N Noa,(6) где а - фактор, зависимый от тем.пературы и давлени , а NO - значение N при стандартных (обычных) услови х давлени и тем.пературы . Обознача через Л/о и , значени дл указанных двух цветов, .получаем N,N, (No, - NO, ) а,(7) откуда можно определить а, если известно значение NI - N. В уравнении (5) удвоено измеренное значение, которое получаетс благодар процессу переключени . Без проце .сса переключени и при использовании только одной частоты .модул ции f была бы получена разность фаз fl-/ 2, соответствующа уравнению (3): . iH.--(x-A.)/. i-о Дальнейшее улучшение достигаетс введением устройства 13 задержки. Если устройство 13 настроено так, что ком.пенсирует различие в задержке двум цветами, два сигнала будут иметь одинаковую фазу по достижении .приемни.ка. Это значит, -что устройство 13 регулируетс до тех пор, пока амплитуда не упадет до нул , а измерительный .прибор 12 используетс лишь как нулевой прибор. В приемной ветви II (фиг. 2) имеетс устройство 14 задержки дл выравнивани задерл ки двух цветов. Эта ветвь включает в себЯ оптическую си1стему 15 любого известного типа. Система 15 раздел ет прин тый световой сигнал на два луча, которые .пропускаюТ1с через голубой и .кра|сный ф.ильтры 16 и 17,дающие одноцветные сигналы Г и К, которые подаютс на фотоумножитель 9. Частоты , модулирующие эти сигналы, имеют значени приблизительно 30000 и 30001 кгц. Выходной сигнал от фотоумножител 9 попадает на фильтр 10, который про.пускает через себ только требуемую гетеродинную частоту 1 кгц, подаваемую на фазовый детектор П. Выходной сигнал от детектора 11 поступает на ф1ильтр 18 низких частот, и компонента посто нного тока, пропускаема фильтромBetween generators and sources, there is a two-pole two-pole switch 7. In one of the switch positions, generator 5 is connected to input 2, and generator 6 is connected to input 4, and in another position, generator 5 is connected to input 4, and generator 6 -c input 2. This switch is periodically activated by control unit 8 so that each source is alternately modulated with one or the other with modulation frequencies. Block 8 can operate at a relatively low frequency, nalimer 10 Hz, (frequencies fi Receiving branch II includes a photomultiplier 9, which receives 1 s / C and G per photocathode and amplifies the received signal in a known manner. Due to the nonlinearity of the p multiplier P poacxoflHT heterodyning leading to the appearance of the difference frequency / 1 - / 2-, which is extracted by filter 10 and fed to phase detector 11. The heterodyning process produces a frequency component (/ 1- / a) having a phase F1 and ф2, where F1 and ф2- phases of prinyatnyh signals of frequencies fi and / 2, respectively. ф1 - ф2. It detects the difference in the phase delay for two colors per signal square and is measured by a phase detector //, which can be used, for example, the well-known FOSTER-SIL phase discriminator. The action of the switch 7 causes the frequencies that are on the photomultiplier 9 , have opposite colors, and the corresponding phase difference of the phase, therefore, acts on the phase detector // with the sign opposite to F1 - F2, creating a rectangular waveform, as shown in FIG. 1. The amplitude of this square wave RW is the difference between the first phase difference F1 - F2, corresponding to one position of the switch 7, and the second phase difference f - F, corresponding to the other position of this switch. A measuring device 12 is provided to indicate the amplitude. Suppose that the refractive index is 1 + L, where L is a correction term, which is of the order of 3-10 and depends on the temperature and pressure of the atmosphere in the signal path. The values of L for the indicated two colors will be denoted by NI and N. At a speed equal to Co (+ N), we obtain the following expressions for phase delays and for two parts of / I and / 2 after passing the distance D: Ti / :( ), (1) /. (1+.). Heterodyne; the rotation of the frequencies fi and / 2 at the receiver leads to the appearance of a signal with a difference frequency f 1 - / 2 and the phase f - f: -, - (f. F + - /. Ld. (3) bo to another position is equivalent to changing the color of the signals with frequencies i and a, which means a new value (new value) f - f of the phase difference obtained from equation (3). by interchange with NZ:, (f.-f, + fN, -f, N,). (4) The swarm is the difference between the two values of equations (3) and (4): (1) -Cfi) (f. + h) (N, -N,). (5) If the switching is periodic, the output voltage of detector 11 oscillates between one and the other values from one period to another, the drive to the rectangular wavelength, the amplitude of which is the difference according to equation (5) and is detected on measuring device 12. From equation (5) it follows that this value is proportional to (). is the function of pressure and temperature, which can be expressed as follows: N Noa, (6) where a is a factor dependent on temperature and pressure, and NO is the N value under standard (normal) pressure and temperature conditions. Denoting by L / o and, the values for these two colors, we get N, N, (No, - NO,) a, (7) where you can determine a, if you know the value of NI - N. In Eq. (5), the measured the value that is obtained by the switching process. Without a switching procedure and using only one modulation frequency f, the phase difference fl- / 2 would be obtained, corresponding to equation (3):. iH .-- (x-a.) /. i-o Further improvement is achieved by introducing a delay device 13. If device 13 is configured so that the com. Compensates for the difference in delay in two colors, the two signals will have the same phase upon reaching. Receive. This means that the device 13 is adjusted until the amplitude drops to zero, and the measuring device 12 is used only as a zero device. In the receiving branch II (Fig. 2), there is a delay device 14 for aligning the two colors of the delay. This branch includes an optical system 15 of any known type. System 15 divides the received light signal into two beams, which transmit through blue and red frame filters 16 and 17, giving monochromatic signals G and K, which are fed to the photomultiplier 9. The frequencies modulating these signals have approximately 30,000 and 3,0001 kHz. The output signal from the photomultiplier 9 falls on the filter 10, which passes through itself only the desired local oscillator frequency 1 kHz fed to the phase detector P. The output signal from the detector 11 is fed to the low frequency filter 18 and the DC component is passed through the filter

19, зталонное колебание которого подаетс на детектор. Выходной сигнал от детектора // также поступает на лолосовой фильтр 20, настроенный на частоту 10 гц, на которой работает переключатель 7 на .передатчике. Выход фильтра 20 соединен .с измерительным прибором 12.19, a reference oscillation of which is applied to the detector. The output signal from the detector // also goes to the band-fed filter 20, which is tuned to the frequency of 10 Hz, at which switch 7 on the transmitter works. The output of the filter 20 is connected with a measuring device 12.

Устройство 14 регулируетс , пока измерительный Прибор 12 не покажет ноль. Это значит, что красный и голубой сигналы имеют одну и ту же фазу ло достижении приемника , и устройство представл ет разность фаз между дву.м цветам1и на пересекаемом пути. Приемник (фиг. 2) может быть или встроен в тот же блок, где находитс передатчик , или вьшолнен в виде отдельного блока , помещенного на дальнем конце пути сигнала .The device 14 is adjusted until the measuring device 12 shows a zero. This means that the red and blue signals have the same phase to reach the receiver, and the device represents the phase difference between the two colors 1 and the path intersected. The receiver (FIG. 2) may either be built into the same unit where the transmitter is located, or executed as a separate unit placed at the far end of the signal path.

Источник 1 включает в себ излучатель 21 дл создани луча красного .цвета, проход щий через световой модул тор 22, куда подаетс модулирующий сигнал от усилител 23. Красный луч расщепл етс на два луча, один из которых передаетс , а другой - поступает на фотоэлемент 24. Источник 3 также включает в себ излучатель 25, световой модул тор 26 и усилитель 27 и создает голубой луч, который расщепл етс на два луча, один из которых передаетс , а другой проходит через устройство .задержки 25 на фотоэлемент 24. Выходной сигнал с последнего подаетс на один вход фазового детектора 29, выход которого соединен с измерительным прибором 30. Второй вход детектора 29 соединен с выходом смесител 31, имеющего два входа, соединенных с выходами генераторов 5 и 6.The source 1 includes an emitter 21 to create a red color beam passing through the light modulator 22, where the modulating signal from the amplifier 23 is fed. The red beam is split into two beams, one of which is transmitted and the other is fed to photocell 24 Source 3 also includes emitter 25, light modulator 26 and amplifier 27 and creates a blue beam that splits into two beams, one of which is transmitted and the other passes through the device 25 to the photocell 24. The output signal from the last served by one course of the phase detector 29, whose output is connected to the measuring device 30. The second input of the detector 29 is connected to the output of mixer 31 having two inputs connected to the outputs of the generators 5 and 6.

Переключатель и блок 8 управлени работают так, как описано ранее.The switch and the control unit 8 operate as previously described.

Принцип работы передатчика на фиг. 3 соответствует принципу работы передатчика на фиг. 1, но имеет различие в измерении разности фаз при отсутствии идеального баланса между источниками 1 и 3. Та1ка .разбалансировка возникает, например, в том случае, если задержки в усилител х 23 и 27 не совсем одинаковые дл указанных двух частот модул ции. Если эту разбалансировку не ликвидировать, она вызывает разность фаз в сигналах уже при их выходе из передатчика. Эту разность фаз можно измерить с помощью приемника, помещенного непосредственно в точке передачи. Такой приемник будет показывать значение, соответствующее исходной разности фаз.The principle of operation of the transmitter in FIG. 3 corresponds to the principle of operation of the transmitter in FIG. 1, but has a difference in the measurement of the phase difference in the absence of an ideal balance between sources 1 and 3. Such an imbalance occurs, for example, if the delays in amplifiers 23 and 27 are not exactly the same for the two modulation frequencies indicated. If this imbalance is not eliminated, it causes a phase difference in the signals when they exit the transmitter. This phase difference can be measured using a receiver placed directly at the transmission point. Such a receiver will indicate the value corresponding to the initial phase difference.

Блоки 24, 28, 29, 30 и создают дополнительный приемник, встроенный в передатчик. Фотоэлемент 24 работает как фотоумножитель 9, гетеродиниру два цветных сигнала, подаваемых на него, и дает на выходе сигнал с частотой 1 кгц. Эталонное колебание фазовый детектор 29 получает от смесител 31.Blocks 24, 28, 29, 30 and create an additional receiver built into the transmitter. The photocell 24 operates as a photomultiplier 9, the heterodyner has two color signals supplied to it, and gives a 1 kHz signal at the output. The reference oscillation phase detector 29 receives from the mixer 31.

Предмет изобретени Subject invention

Способ определени среднего коэффициента прелоМлени путем измерени разности фаз модулированных по амплитуде световых потоков двух различных цветов, прощедших по одному и тому же пути в исследуемой среде , отличающийс тем, что, с целью повышени точности определени , световые потоки двух различных цветов попеременно модулируют двум различными частотами и разность фаз измер ют дл калчдой пары частот модул ции.The method of determining the average coefficient of reflection by measuring the phase difference of the amplitude-modulated light fluxes of two different colors that passed along the same path in the medium under investigation, characterized in that, in order to improve the accuracy of determination, the light fluxes of two different colors alternately modulate two different frequencies and the phase difference is measured for a frequency modulation pair.