Способ определения расстояния

 

Использование: высокоточные измерения расстояния в геодезии, геофизике и строительстве. Сущность изобретения: в способе поддерживают определенный тепловой режим работы электрооптического кристалла, состоящий в периодическом нагреве одного из его торцов, путем корреляционной обработки полученных временных рядов расстояния и температуры торца кристалла исключают влияние теплового градиента на результаты измерений расстояния. 2 ил.

(l9) (I 1) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 G 01 С 3/08

ГОСУДАРСТВЕНК)Е ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4871906/10 (22) 09.10.90 (46) 07.06,93, Бюл. М 21 (71) Институт радиотехники и электроники AH .СССР (72) В.Ф.Бахтиаров, В.П.Бисярин и В.Е.Левин (56) Большаков В.Д., Деймлих Ф., Голубев

А.Н. и др. Радиогеодезические и электрооптические измерения. M.: Недра, 1985, с.303.

G.M.B. Bourlclus, К.B.Farnshaw. Results

of Field Тезбпц а Two-1Фаче1еп9Ю optical

Distance-Measuring Instrument. Journal of

Geophysical Research, 1974, v.79, hI. 20, р.3015 — 3018.

Изобретение может быть использовано в высокоточной дальнометрии при измерении расстояний и деформаций с помощь)о двухволновых лазерных дальномеров-рефрактометров.

Целью изобретения является повышение производительности при измерении расстояний и деформаций.

Устройство для реализации способа представлено на фиг.1 и содержит источники 1 и 2 излучения на волнах л1 и Аг соответственно, призму 3 Волластона, электрооптический модулятор 4, приемнопередающий телескоп 5, отражатель 6, приемники 7 и 8.излучения на А1 и 4, блок 9 обработки сигналов, Э ВМ 10, блок 11 управления СВЧ-модулятором. резонатор 12 коаксиального типа. электрооптический (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ (57) Использование: высокоточные измерения расстояния в геодезии, геофизике и строительстве. Сущность изобретения: в способе поддерживают определенный тепловой режим работы злектрооптического кристалла, состоящий в периодическом нагреве одного из его торцов, путем корреляционной обработки полученных временных рядов расстояния и температуры торца кристалла исключают влияние теплового градиента на результаты измерений расстояния, 2 ил. кристалл 13, термодатчики 14 и 17, нагревательные элементы 15 и 18, схему 16 термо- . QQ стабилизации, схему 19 управления

:периодическим нагревом крышки резонато- С) ра, интерфейс 20 датчика. Э

Способ. измерения расстояния состоит из следующих операций.

1. Поддерживают температуру Т> торца кристалла 13, прилегающего к стержню ко- «фо аксиального резонатора 12, на постоянном уровне, на несколько градусов превышающем. температуру окружающей среды (Т=40 + 0,1 С).

2, Периодически измеряют температуру

Тг другого торца кристалла с периодом t<, превышающим тепловую постоянную кристалла, определяют зависимость Tz(t). В примере тепловая постоянная кристалла равна

3 мин, отсюда tn составляет 20-30мин, а

1820212 размах Т2 равен 1 С. График изменения Tz(t) во времени показан на фиг.2,а.

3. Определяют изменение во времени

O(t) (фиг.2.б).

4. Находят из D(t) экстремальное значение Oэ и соответствующее ему значение температуры Та из зависимости T2(t), 5. Иэ зависимости Tz(t) получают зависимость (IT2(t) T>l), определяют дисперсию и Т из этой зависимости, дисперсию о 0 из зависимости D(t) и коэффициент корреляции R между O(t) и (IT2(t)T4) и находят величину корректированного расстояния по формуле

x (I Tz (t) -T>I ) } dt .

Вариации корректированного расстояния, полученного по этой формуле, приведены на фиг.2в.

Применение .данного способа измерения расстояния 3,8 км в режиме регулярного мониторинга его вариаций показало, что погрешность 30-минутных усреднений сохраняется в пределах (2-.2,8).10 .

Это указывает на то, что для получения указанной точности не требуется применяемых в известных способах длительных усреднений от нескольких часов до суток и более, Таким образом, способ позволяет повысить производительность высокоточных измерений расстояний более чем на порядок.

Формула изобретения

Способ определения расстояния, включающий модулирование в злектрооптическом кристалле СВЧ-модулятора лазерного излучения на двух длинах волн, многократную посылку в течение периода времени tn излучения на отражатель, демодулирование отраженного излучения в том же модулято5 ре, измерение разности фаз постоянного.и отраженного излучений и обработку результатов измерений с последовательным определением оптических расстояний до отражателя 1.п и Lz на соответствующих

10 длинах волн, скорректированных расстояний D1 из выражения О = И- (1.п- Lzl) А. где

А — дисперсионная постоянная, и среднего значения скорректированного расстояния

О, отличающийся тем, что, с целью

1 повышения производительности, при моду-. лировании управляют тепловым режимом работы кристалла, путем сохранения одного иэ его торцов при постоянной температуре

Т1. превышающей температуру воздуха, и

20 изменения температуры Tz второго торца в течение периода Ь, превышающего тепловую постоянную кристалла, а при обработке результатов измерений определяют зависимости Т2(т) и D(t), выбирают экстремальное значение иэ зависимости D(t) и соответствующее ему значение температуры Тэ из зависимости Т2(т), с учетом которого находят зависимость (1Т2()-Т,I), а величину D определяют из выражения

35 х(1Т2(t) -Тэl ) } dt, где o 0 и o Т вЂ” дисперсии скорректированного расстояния и температуры для зависимостей D(t) и (IT2(t)-T I) соответствень

40 но»

R — коэффициент корреляции между 0(т) и (IT2(t)-Týl).

1 &20212

Редактор

Заказ 2022 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-ÇS, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат."Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

4Р

Составитель В. Бисярин

Техред М.Моргентал . Корректор И. Шмакова