SU987384A1 - Светодальномер - Google Patents

Description

Изобретение относ тс  к геодезическим измерени м, а конкретнее к светодальномерам дл  измерени  рассто ний при геодезических и маркшейдерских работах.

Известны светодальномеры с плавным изменением частоты модул ции излучаемого светового потока, в которых рассто ние определ етс  по разности фаз сигнала, прошедшего измер емую дистанцию, и опорного сигнала ij.

Однако представление результата измерений в цифровой форме в таких дальномерах требует серьезного усложнени  схемы.

Известен светодгшьномер, при помо1Ф1 которого решаетс  задача представлени  результата измерений рассто ни  в цифровой форме, который содержит генератор с плавно перестраиваемой частотой .,

Однако в нем определ ютс  два ближайших значени  частоты генератора , при которых фазы измерительиого к опорного сигналов равны. Наличие дополнительного генератора, обеспечивающего запе шнание одной из частот, при которой фазы равны, оказывает заметное вли ние на точность . Не исключена в зтом дальномере и ручна  перестройка частоты зтого дополнительного генератора.

Известен светодальномер с цифровым выходом, содержащий опорный генератор стабильной частоты и перестраиваемый по частоте генератор, подключенный к модул тору излучател  светового потока и фотоприемнику,

10 воспринимающему отраженный, световой поток и подключенному к фазовому детектору L J.

Но.в этом дальномере цифрова  индикаци  определ емого рассто ни  основана на преобразовании измер емой разности фаз, что не позвол ет использовать преимущества извесхкогЬ принципа измерени  разности частот

Цель изобретени  состоит в том

20 чтоОа в дальномере со сравнительно . простым схемные построением обеспе-. чить непосредственное представление в цифровой форме результатов измере ни  рассто ний как функции разнос- , 25 ти частот опорного и перестраиваемо го генератора.

Дл  достижени  указанной цели опорный генератор так же, как и пере- страиваемый генератор, подключен

30 к модул тору через электронный neper ключатель и .смеситель, к второму вх ду которого подключен вспомогатель ный генератор, соединениый с фазовым детектором через регулируемый фазовргццатель/ а дополнительно вве денный генератор коммутационных сигналов, управл ющий электронным переключателем опорного и перестраиваемого генераторов, соединен с вторым электронным переключателем, через который фазовый детектор св зан с интег эаторами соответственно в цеп х перестройки частоты и управлени  фазовращателем. На чертеже приведена блок-схема устройства, Светодальномер содержит генератор 1 стабильнбй частоты и генератор 2 перестраиваемой частоты, ко торые посредством электронного пере ключател  3 поочередно подключаютс  через смеситель 4 к модул тору 5 из лучател  б. Выходам вспомогательного генератора 7 подключены к второму входу п образовател  частоты и к перестраив мому фазовращателю 8. Выход фотопри емника 9 через усилитель 10 подключен к фазовому детектору 11, второй вход которого соединен с выходом фазовращател  8. Выход фазового детектора 11 соединен с входом электронного переключател  12, один из выходов которого соединен через интегратор 13 сигналов с реактивным элементом генератора 2, а второй через интегратор 14 сигналов с реактивным элементом фазовращател  8 Генератор 15 коммутационных импульсов подключен к управл ющим входам электронных переключателей 3 и 12. Сигналами от генератора 15,, поступающими синхрО1 но на коммутацио ные входы электронных переключател 3 и 12, попеременно коммутируютс  выходы генераторов 2 и 1 на смеситель 4, а выходы интеграторов 13 и 14 - к генератору 2 перестраиваемой частоты и к фазовращателю 8 соответственно. В первый период , кокмутации переключателей 3 и 12 выход генератора 1 подключен к сме сителю 4 и к входу внешней модул ции фотоприемника 9, а выход фазово го детектора 11 через интегратор 14 - к фазовращателю 8. При этом «а входах фазового детектора 11 по  вл ютс  сигналы от вспомогательно генератора 7, поступающие через фазовращатель 8 и через усилитель 10 сигналы от фотоприемника 9, полученные как разность опорной част ты генератора 1 и сигналов, пришедогах с дистанции. С известной ст пенью точности можно считать, что частоты генераторов 1 и 7 и параметры измер емой линии в период цикла измерений стабильны. В общем случае при включении схемы на вы- I ходе фазового детектора 11 по вл етс  сигнал рассогласовани , вызванный имеющимс  фазовым сдвигом между указанными сигналами, посту пившими на его входы. Сигнал с выхода фазового детектора 11 поступает через электронный переключатель 12 на интегратор 14 сигналов, и, воздейству  на реактивный элемент фазовращател  8, измен ет фазу сигнала, поступающего от генератора 7 на фазовый детектор 11. На выходе последнего напр жение становитс  равным нулю. Врем  сохранени  уровн  сигнала на интеграторе выбираетс  достаточно большим - таким, чтобы за врем  второго периода измерени  он не измен лс  более, чем на 0,1%. Таким образом, фор1 шруетс  опорный сигнал на первой измер емой частоте fjj . Во второй период кокмутации электронных переключателей 3 и 12, устанавливаемый сигналом от генератора 15, на дистанцию посылаетс  сигнал с частотой f.. На выходе фазового детектора 11 снова по вл етс  сигнал рассогласовани  за счет сдвига фаз сигналов , поступивших на его входам от генератора 7 и от фотоприемника 9. При 3tOM сдвиг фазы сигнала, подаваемого от генератора 7 через фазовращатель 8, такой же, как у сигнала в первый период измерени . Сигнал рассогласовани  от фазового детектора 11 через электронный переключатель 12 и интегратор 13. сигналов поступает на реактивный элемент гене™ ратора 2, измен ет его частоту до величины, при которой сигнал рассогласовани  на выходе фазового детектора 11 становитс  равным нулю. Посто нна  времени интегратора сигналов выбираетс  достаточно большой, ае оптимальное значение определ етс  требуемой точностью измерени  светодальномера . Генератор 15 коммутирует электронные переключатели 3 и 12 с большой скоростью (100-400 Гц), в результате чего фаза фазовращател  8 и частота генератора 2 остгиотс  почти посто нными и их нестабильность, как показали испытани  макета светодаль номера, дают не более половины овщей погрешности измерений светодальноме-, ра. , , Выходы генераторов 1 и 2 подключены к преобразователю 16 частоты, выход которого св зан с счетно-логической электронной схемой 17, в которой производитс  вычисление измер емого рассто ни  как функции разности частот генераторов 1 и 2 по известной формуле L 2(i,-fj)

К счетно-логической схеме 17 подк ючено цифровое табло 18, на кбтором высвечиваютс  показани  о измер емом рассто нии.

Предлагаема  схема была опробовай на макете. При его испытани х была получена погрешность измерений

(0,5 20000 Измерени  проиэвофшись на линии от 10 до 100 м, измеренной с площадью крмпарированно1| 50-ти метровой рулетки.

Claims (3)

1. Введение в схему светодальномера интеграторов сигналов, подключенныхк фазовращателю и перестраиваемому генератору, сохран кицих уровни сиг-: налов в интервсшах ,коммутгихии, позвол ет получить относительно простую и надежную в эксплуатации схему светодгшьномера дл  измерени  небольших рассто ний при маркшейдерских , геодезических и других работах . Формула изобретени  Светодальномер с цифровым выходом , содержащий опорный генератор стабильной частоты и перестраиваемый по частоте генератор, подключенный к модул тору излучател  све тового потока и фотоприемнику, вос приним иощ0«у отраженный световой

   поток и подключенному к фазовому де тектору, отличающийс  тем, что, с целью непосредственного, представлени  в цифровой форме результатов измерений как функции разностн частот опорного и перестраиваемого генератора, опорный генератор так же, как и перестраиваемый генератор,подключен к модул тору через электронный переключатель и смеситель к второму входу которого подключен Bcrloлюгательный генератор, соединенный с фазовым детектором через регу- лируемый фазо;рращатель, а дополнительно введенный генератор коммутгщйонных сигналов, управл юпщй электронным переключателем опорного и перестраиваемого генераторов, соединен также с вторым электронным переключателем , через который фазовый детектор соединен с интеграторг№Вд соответственно в цеп х перестройки частоты и управлени  фазовращателем. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Гауф М, Электронные теодолиты и тахеометры. М., Недра, 1978, 127-131.
2. 2.Лобачев В.М. РадиоэлектронМ ., Недра на  геодези . 124-141.
3. 3. Патент ОНА 4146328, кл.356-5, 979.