Электрооптический дальномер

(9) (И) 017 08 И 601317 ИЗОБРЕТЕНИ ПИС И БИБЛИО 1 Мл ВТОРСКОМУ ьство ССС 1975. афия", М.тоенключиежимом ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР. ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИ(54)(57) .1. ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАЛЬНОМЕР, содержащий источник излучения оптического диапазона, подключенный к выходу генератора масштабных частот, соединенного с одним из входов фазового детектора непосредственно, а с другим - через смеси- тель, подключенный также к генератору гетеродинных частот, и фото- приемник, воспринимающий световой поток, прошедший измеряемое расстояние, вход которого соединен сгенератором гетеродинных частот, авыход - через узкополосный фильтр;настроенный на премежуточную частоту, с фазоиэмерительной пересчетнойсхемой с выходным цифровым индикатором, к которой подключены такжегенератор масштабных частот и выход смесителя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияточности измерения эа исключениемвлияния нестабильности принимаемогосигнала, на выход узкополосногофильтра дополнительно включена схема запоминания формы сигнала, соединенная с фазоизмерительной схемойчерез ключ и элемент ИЛИ, к корой также через ключ подсоединузкополосный фильтр, при"этомсвязаны со схемой управления рработы дальномера.1012017 2. Дальномер по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что схема запоминания формы сигнала реализована как прибор с зарядной связью, выполняющий функции регистра сдвига, с Изобретение относится к измерениюрасстояний прежде всего при геодезических работах, а конкретнее к электронно-оптическим фазовым дальномерам.Известны электронно-оптические 5дальномеры,в которых измерение фазового сдвига осуществляется на промежуточной частоте с помощью цифровогофазометра при коммутации измерительного и опорного каналов 1.На точность результатов измерениярасстояний с помощью таких дальноме-,ров существенное влияние оказываютпомехи, исключение которых требуетзаметного усложнения схемы цифрового фазометра,Наиболее близким к предлагаемому1является электронно-оптический дальномер, содержащий источник излучения оптического диапазона, подключенный к выходу генератора мас 20штабных частот, соединенного с однимиз входов фазового детектора непосредственно, а с другим - через смеситель, подключенный также к генератору гетеродинных частот, и фотоприемник, воспринимающий световой поток,прощедший измеряемое расстояние, входкоторого соединен с генератором гетеродинных частот, а выход - черезузкополосный Фильтр, настроенный напромежуточную частоту, о фазоизмерительной пересчетной схемой с выходнымцифровым измерителем, к которой подключены также генератор масштабныхчастот и выход смесителя 1 2. 35Исследования дальномера показывают значительное воздействие формыпринимаемого сигнала в различных режимах .работы на точность измерениярасстояния. В режиме измерения расстояния на форме принимаемого сигна-.ла заметно сказывается воздействиефоновой засветки, турбулентныхпроцессов в атмосфере и т.и,Цель изобретения - повышение точ ности измерений путем исключения влияния нестабильности формы сигнала.Для достижения поставленной цели в электронно-оптическом дальномере, содержащем источник излучения, под ключенный к выходу генератора мас-штабных частот, соединенного с одним из входов фазового детектора непосредственно, а с другим - через смеинтегрирующим фильтром на выходе,а также генератором тактовых импульсов и ключами на входе, подключенными к схеме управления режимом работы дальномера. ситель, подключенный также к генераторуцгетеродинных частот, и фото- приемник, вход которого соединен с генератором гетеродинных частот, а выход - через узкополосный: фильтр, настроенный на промежуточную частоту, с фазоизмерительной пересчетной схемой с выходным цифровым индикатором, к которой подключены также генератор масштабных частот и выход смесителя, на выход узкополосного фильтра дополнительно подключена схема запоминания формы сигнала, соединенная с фазоизмери тельной схемой через ключ и элемент ИЛИ, к которому также через ключ подсоединен узкополосный фильтр, при этом ключи связаны со схемойуправления режимом работы дальномера.Схема запоминания формы сигнала может быть реализована как прибор с зарядной связью, выполняющий функции регистра сдвига, с интегрирующим фильтром на выходе, генератором тактовых импульсов и ключами на входе, подключенными к"схеме управления режимом работы дальномера.На Фиг. 1 представлена структурная схема электронно-оптического даль. номера; на Фиг. 2 - предпочтительный вариант релизации схемы запоминания Формы сигнала.Генератор 1 масштабных частот подает на источник 2 излучения сигналы с частотами Ед,и, Уи Ез, синхронизированными по фазе, Генератор 3 гетеродинных частот вырабатывает высо" кочастотные сигналы с частотой Ег, иДля обеспечения соблюдения соот- ношения Ем Ег 1= Ем, Ега Епр= Ез используется система фазовой авто"подстройки частоты, поддерживающаястабильность частот Еги 1, вырабатываемых генератором 3, и включающая в себя кроме генераторов масштабных и гетеродинных частот фа"зовый детектор 4 и смеситель 5.Навыходе смесителя 5 при поступлениина его входы сигналов с частотамиЕ и Е образуется сигнал"Ц частоты Ед, который поступает на одиниз входов фазового детектора 4, надругой вход которого постуйает сиг10 35 моментам пересечения нулевого уров,ня. передними ФРонтами исследуемого 65 нал И частоты Е 3 . На выходе фазового детектора 4 образуется сигнал Цц,величина которого определяется разностью фаз сигналов Ц и Б для управления частотой генератора 3 гетеродинных частот, При изменении по какой-либо причине величины частоты Е изменяется величина Е -Е , становясь отличной от требуемого значения. Это ведет к изменению величины сигнала Ц и изменению величины 1,. до тех йор, пока величи.". на Е Е, не будет равна Е . Высокочастотнйм сигналом с частотой модулируется по интенсивности оптйческое излучение, создаваемое источ ником оптического излучения 2, которое посылается на дистанцию, отражается от отражателя и возвращается на Фотоприемник б на который одновременно поступает сигнал с частотой Е,. На выходе Фотоприемника б выде,20 ляется сигнал Уэ частоты Е = Ем - Через узкополосный фильтр (, наст- . роенный на частоту Е, сигнал частоты Едр с выхода Фотоприемника б поступает на схему 8 запоминания формы сигнала, Схема 8 черезфключ 9 соединена с элементом ИЛИ 10, к которому через ключ 11 непосредственно подключен фильтр 7. Элемент ИЛИ 10 пропускает сигнал на фаэо- З 0 измерительную схему 12 с цифровым табло 13. Схема 14 управления режимом работы управляет ключами 9 и 11.В режиме измерения расстояния сигнал с выхода узкополосного фильтра 7 поступает на вход с ключа 15 схемы 8. Наего вход б в течение некоторого определенного и наперед заданного времени измерения 40 поступает сигнал со схемы управ ления 14, открывающий ключ 15 на время Г ; С выхода ключа 15 сигнал частоты Ер поступает на вход генератора 16 тактовых импульсов, который начинает вырабатывать пачки так товых импульсов, следующих с частотой Е. т Е . Одновременно с входа ключа 15 сигнал поступает на:.вход 4 ключа 17. В режиме измерения расстояния на вход 0 ключа 17 посту пает сигнал со схемы управления 14, открывающий ключ 17 на время работй в режиме измерения расстояния. Сигнал с выхода ключа 15 через ключ 17 поступает на регистр 18 сдвига, ко торый может быть выполнен на приборе с зарядной связью. В регистре 18 сдвига записывается и запоминается форма исследуемого аналогового сигнала, поступающего с выхода узкополосного фильтра 7. Если фазовый сдвиг, несущий информацию об измеряемом расстоянии, определяется по У и опорного сигналов 0 , имеет смысл запоминать олько переднийфронт исследуемогосигнала.На удравляющий вход регистра 18 сдвига,с вы" хода генератора 16 тактовых импульсов поступают импульсы,управляннцие работой регистра 18 и обеспечивающие продвижение записанной информации с входа на выход регистра. После окончания режима измерения расстояния сигналами с выхода схемы управления 14 закрываются ключи 15 и 17 и сигнал Пз не поступает на вход регистра 18 сдвига. Одновременно прекращается работа генератора тактовых импульсов 16. В пересчетной Фазоизмерительной схеме 12 определяется Фазовый сдвиг ь,Ч между сигналами Ц,.и Ьь, поступающими с выходов смесителя 5 и узкополосного фильтра 7:2 Рьц- - --сгде Р - измеряемое Расстояние;с - скорость света.Фазовый сдвиг в схеме 12 преобразуется во временной интервал, который в целях его измерения заполняется счетными импульсами, следующими с частотой Е и вырабатываемыми из сигнала частоты Е,н, посТупающего на один из входов схемы 12, В режиме калибровки дальномера (режим оптического короткого замыкания) оптический сигнал от источника 2 оптического излучения, пройдя некоторое расстояние внутри прибора, поступает на фото- приемник б и через узколосный фильтр 7 на вход схемы 8 запоминания формы сигнала. В режиме калибровки, однако ключ 17 закрыт. Поэтому сигнал не поступает на вход регистра 18 сдвига. Тактовыеимпульсы от генератора поступают на управляющий вход регистра 18 сдвига и обеспечивают получение на выходе регистра 18 сдвига информации, записанной в режиме измерения расстояния. Таким образом, в режиме кали(бровки с выхода интегрирующего Фильтра 19 на вход ключа 9 поступает сигнал форма которого .соответствует форме сигналов, поступающего на этот ключ в режиме измерения расстояния, а фаза соответствует фазе сигнала, полученного на выходе узкополосного фильтра 7, в режиме калибровки или оптического короткого замыкания.,С выхода схемы 8 через второй ключ 9, открываемый по сигналу со схемы управления 14, и схему ИЛИ 10 поступает на один из входов схемы 12 сигнал, имензций форму сигнала, получаемого на выходе узкополосного Фильтра 7 в режиме .измерения расстояния до отражателя, а по фазе жестко привязанной к сигналу навыходе узкополосного Фильтра 7 в режиме калибров. ки. Ключ 11 закрыт по сигналу со1012017 10 Составитель Ю. ФерштманТехред Т, Фанта Корректор О. Би актор Т. Весел Заказ 2742/ 48 Тираж 600 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Рауш. Ужгородр схемы управления. Измерение Фазовогссдвига производится также, как и врежиме измерения до отражателя.Введение в электронно-оптическийдальномер схемы запоминания Формысигнала йоэволяет повысить точностьизмерений эа счет того, что на входфазоизмерительной схемй поступают,в режимах измерения расстояния доотражателя и калибровки, сигналыодинаковой формы. Проведенные испытания макета предлагаемого электронно-оптического дальномера показывают, что он обеспечивает измерения расстояний от 2 до 2000 м со среднеквадратической погрешностью измерения 12 мм. Таким образом, погрешность измерения предлагаемого дальномера на 40 меньше, чем погрешность известного светодальномера, при практическом сохранении весогабаритных. характеристик и незначительном усложнении схемы дальномера.