Электронно-оптический импульсный дальномер

 

Изобретение относится к области измерения расстояний и может быть использовано в геодезии. Цель изобретения состоит в повышении точности и увеличении дальности измерений. В дальномер введены генератор 7 вспомогательной последовательности импульсов, делитель 4 частоты, смеситель 5 частот, фазовый детектор 6, фильтр 9 низких частот, первая 8 и вторая 14 схемы дифференцирования сигнала и схема 15 совпадения. В устройстве с помощью вспомогательной последовательности импульсов, вырабатываемой генератором 7 вспомогательной последовательности импульсов, спектр принятого фотоприемным устройством 10 импульсного сигнала трансформируется в область низких частот, что позволяет уменьшить необходимую для выделения измеряемого временного интервала ширину полосы пропускания приемного канала и увеличить соотношение сигнал-шум и на его выходе. При этом повышается точность измерений. 3 ил.

Изобретение относится к области измерения расстояний и может быть использовано в геодезии. Цель изобретения состоит в повышении точности и увеличении дальности измерений. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 эпюры последовательностей импульсов; на фиг.3 схема фотоэлектронного умножителя. Устройство включает в себя генератор 1 последовательности импульсов, импульсный источник 2 излучения, передающую оптическую систему 3, делитель 4 частоты, смеситель 5 частот, фазовый детектор 6, генератор 7 вспомогательной последовательности импульсов, первую схему 8 дифференцирования, фильтр 9 низких частот, фотоприемное устройство 10, приемную оптическую систему 11, пороговую схему 12, усилитель-ограничитель 13, вторую схему 14 дифференцирования, схему 15 совпадения и измеритель 16 временных интервалов. Устройство работает следующим образом. Генератор 1 последовательности импульсов вырабатывает последовательность импульсов, следующих с частотой f₁, поступающую на делитель 4 частоты, на выходе которого образуется последовательность с частотой f₂ , где К коэффициент преобразования временного интервала (10³-10⁵). Эта последовательность импульсов поступает на второй вход фазового детектора 6. С генератора 1 последовательности импульсов последовательность импульсов с частотой f₁ поступает также на смеситель 5 частот (фиг.2а), а с генератора 7 вспомогательной последовательности импульсов поступает последовательность импульсов, следующих с частотой f₃ (фиг. 2б), причем f₁-f₃ f₂. С выхода смесителя 5 частот сигнал с частотой f₁-f₃ поступает на первый вход фазового детектора 6, сигнал с выхода которого поступает на генератор 7 и управляет его частотой таким образом, что разностная частота f₁-f₃ поддерживается равной f₂ Сигнал импульсного источника 2 оптического излучения модулируется импульсами с генератора 1 последовательности импульсов, следующими с частотой f₁, и через передающую оптическую систему 3 посылается на дистанцию. Отраженный оптический сигнал поступает через приемную оптическую систему 11 на фотоприемное устройство 10, в котором модулированное оптическое излучение детектируется и преобразуется в импульсы с частотой f₁, одновременно на фотоприемное устройство 10 от генератора 7 вспомогательной последовательности импульсов подается последовательность импульсов с частотой f₃. Фотоприемное устройство 10 выполнено на основе фотоэлектронного умножителя (ФЭУ). ФЭУ 10 стробируется импульсами с частотой f₃, и в спектре фототока ФЭУ появляется составляющая с частотой f₁-f₃. В моменты совпадения во времени друг с другом импульсов последовательностей, изображенных на фиг.2а и 2б, образуется последовательность пачек совпадения импульсов на выходе ФЭУ (фиг. 2в) поступающая на фильтр 9 низких частот, состоящий из сопротивления нагрузки и С_ф-емкости (фиг.3). На выходе фильтра 9 низких частот выделяется огибающая пачек совпадения, представляющая собой последовательность преобразованных импульсов (фиг.2г), следующих с частотой f₁-f₃, которая поступает на первую схему 8 дифференцирования. После дифференцирования сигнал поступает на усилитель-ограничитель 13 и далее на вторую схему 14 дифференцирования, а с ее выхода последовательность импульсов с частотой f₂ f₁-f₃ (фиг.2ж) через схему 15 совпадения при наличии разрешающего сигнала с пороговой схемы 12 поступает на третий вход измерителя 16 временных интервалов. С выхода смесителя 5 частот на второй вход измерителя 16 временных интервалов поступает последовательность импульсов с частотой f₂f₁ f₃, где измеряется длительность временных интервалов (фиг.2и) между опорным импульсом (фиг.2з) и следующим за ним импульсом отрицательной полярности с выхода второй схемы 14 дифференцирования (фиг.2ж). Длительность импульсов, пропорциональная измеряемому расстоянию (фиг.2и) определяется путем подсчета числа укладывающихся в измеряемом временном интервале импульсов эталонной частоты f₁. Данное устройство позволяет повысить точность измерений и увеличить дальность действия, так как выделение и измерение временного интервала производится на низкой частоте, что значительно уменьшает ошибку выделения и измерения временного интервала, а коэффициент преобразования временного интервала точно известен. Преимущество изобретения по дальности действия обуславливается тем, что полоса пропускания, необходимая для приема импульсов с низкой частотой следования, существенно меньше, чем у известных дальномеров.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ДАЛЬНОМЕР, содержащий генератор последовательности импульсов, импульсный источник оптического излучения, передающую и приемную оптические системы, фотоприемное устройство, пороговую схему, усилитель-ограничитель и измеритель временного интервала, причем генератор последовательности импульсов соединен с первым входом измерителя временного интервала и с входом импульсного источника оптического излучения, выход которого соединен с передающей оптической системой, первый вход фотоприемного устройства связан с выходом приемной оптической системы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и увеличения дальности действия, в него введены генератор вспомогательной последовательности импульсов, делитель частоты, смеситель частот, фазовый детектор, фильтр низких частот, первая и вторая схемы дифференцирования сигнала и схема совпадения, причем выход генератора последовательности импульсов связан с входом делителя частоты и с первым входом у смесителя частот, второй вход которого соединен с выходом генератора вспомогательной последовательности импульсов, выход которого также связан с вторым входом фотоприемного устройства, выход смесителя частот соединен с вторым входом измерителя временного интервала и с первым входом фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом делителя частоты, а выход фазового детектора соединен с входом генератора вспомогательной последовательности импульсов, выход фотоприемного устройства соединен с входом фильтра низких частот, выход которого соединен с входом первой схемы дифференцирования и с входом пороговой схемы, выход которой соединен с первым входом схемы совпадения, выход первой схемы дифференцирования через усилитель-ограничитель соединен с входом второй схемы дифференцирования, выход которой связан с вторым входом схемы совпадения, выход которой соединен с третьим входом измерителя временного интервала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3