Электрооптический дальномер

 

О П И C А Н И Е (ii)76446I

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

СОюз СОВЕтбКЩ

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.12.78 (21) 2718124/18-10 (51) M. Кл.

G 01С 3/08 с присоединением заявки Kе

Государстееииый комитет (23) Приоритет по делам изобретеиий Опубликовано 23.06.82. Бюллетень Ме 23 (53) УДК 528.517 (088.8) и открытий

Дата опубликования описания 23.06.82 (72) Лвтор изобретения (71) Заявитель

Б. Т. Литвинюк

Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела

1, 1 (54) ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ ДАЛЬНОМЕР

Изобретение относится к геодезическому и маркшейдерскому приборостроению, в частности к светодальномерам, Известен цифровой фазометр (1), в котором погрешности, обусловленные неидентичностью усилителей-ограничителей и несимметричностью триггера, взаимно исключаются. Применение такого фазометра в светодальномере не исключает погрешности, вызываемой неидентичностью сигналь- )0 ного и опорного каналов светодальномера перед фазометром.

Известны светодальномеры, в которых для уменьшения погрешности, вызываемой различными характеристиками опорного и сигнального (приемного) каналов, их выполняют по возможности идентичными.

Так, в электрооптическом светодальномере (2) с целью получения максимальной идентичности сигнального и опорного каналов, в последний введен фотодиод, на который подается световой сигнал. Такое идентичное выполнение сигнального и опорного каналов снижает в какой-то мере вышеупомянутую погрешность, но не исключает ее ввиду изменения во времени характеристик этих каналов.

Недостатком данных светодальномеров является погрешность измерения, обусловленная взаимными паразитными и световыми наводками между передающим, опорным и сигнальным каналами светодальномера.

Целью нзобретснпя является повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что электрооптический светодальномер снабжен оптическим коммутатором, выполненным в виде двустороннего зеркала, установленного на пересечении оптических осей приемных каналов, и связанным с блоком управления цифрового фазометра, а цифровой фазометр выполнен в виде триггера, входы которого соединены с выходами соответствующих усилителей-ограничителей, первый и второй выходы соединены с первым и вторым входами управляемого коммутатора, выход которого через первую схему совпадения соединен со счетчиком, генератор счетных импульсов соединен с входом второй схемы совпадения, выход которой соединен со вторым входом первой схемы совпадения и входом делителя частоты счетных импульсов, выход которого через управляемый триггер соединен со вторым входом второй схемы совпадения, выходы блока управления соединены с входами управляемого коммутатора, счетчика и управляемого триггера, 764461

На чертеже показан предлагаемый дальномер.

Дальномер состоит из передающего и приемного трактов. Передающий тракт содержит передающий канал с излучателем

1 и генератором масштабной частоты 2, и передающий обьектив 3. Отражатель 4 является общим элементом трактов. Приемный тракт содержит управлемый o(((1(ческий коммутатор 5, приемный об.ьек(ив

6, переменную апертурную диафрагму 7, зеркало 8, два приемных канала и ци(рровой фазометр. Оптический коммутатор 5 установлен на пересечении оптических осей приемных каналов и представляет собой двустороннее зеркало пренебрежимо малой толщины. Оно может быть выполнено, »априв(ер, в виде двух прямоу(ольных призм, склеенных друг с другом зеркальными гипотенузными гранями. Каждый приемный канал содержит фотоприемник 9 и 10 во втором и первом канале соответственно, расположеннь(й в фокусе объектива б, смесители 11 и 12 и усилители-ограничители

13 и 14. Гетеродин 15 и измеритель уровня (равенства) сигнала 16 являются общими для обоих приемных каналов. К выходам приемных каналов подключен цифровой фазометр, содержащий триггер 17 с двумя входами и выходами, управляемый коммутатор 18, блок управления 19, схемы совпадения 20 и 21, управляемый триггер 22, генератор счетных импульсов 23, делитель частоты импульсов 24 и счетчик 25.

Световой поток от излучателя 1, подключенного к генератору 2, направляется объективом 3 на отражатель 4. Ilри положении а коммутируемого зеркала 5 световой сигнал с дистанции через объектив б и диафрагму 7 направляется этим зеркалом на фотоприемник 9, а часть излучаемого светового потока (опорный световой сигнал) направляется зеркалами 8 и 5 на фотоприемник 10. В этом случае приемный канал

1 является опорным, а канал Il — сигнальным. При положении о зеркала 5 световой сигнал с дистанции поступает на фотоприемник 10, а опорный световой сигнал— на фотоприемник 9. В этом случае приемный канал I является сигналом, а канал

II — опорным. Электрические сигналы с фотоприемников 9 и 10 поступают на смесители 11 и 12, к которым подключен гетеродин 15. Сигнал промежуточной частоты с выходов смесителей 11 и 12 поступает на измеритель уровня 16 и усилители-ограничители 13 и 14, к выходам которых подключен триггер 17. С выхода а или о триггера

17 импульс, длительность которого пропорциональна фазовому сдвигу между сигналами, через коммутатор 18, управляемый синхронно с зеркалом Ь блоком управления 19, поступает на схему совпадения 20.

На второй вход схемы 20 через схему совпадения 21 управляемую триггером 22, 4 поступают счетные импуль0ь(с генератора

23. 1(ри подаче y((pa(IJ(I((u(1

5 Ка 1 O(O ПЕРЕKJI(O IOIII(SI KO vi(v() Ta (OP a 18 зеркала 5, на триггер 22, последний каждый раз о(крывает схему 21. После проЛ хождения через схему 21 — счетных пмI(10 II) J(bco(I HI(II) J(ho i(a Bb(:vog(j(QJ(1(1 oJ(I 24 с

il коэффициентом деления 7(=- — — переклю-!

) чает триггер 22, который закрывает также каждый раз схему 21. Здесь (Ч вЂ” полное (5 число счетных импульсов, поступающих i1a схему 20 от I.e((epa(opa 23 с частотой / за постоянное время измерения 0; п=т+1, где т — число рабо(I(x перекл(очепнй коммутатора 18 1(зеркала 5. 1 ак1(м ооразом, 20 за все время О на счетчик 25 поступаег

IV -- счетных импульсов, а при всех рабоТ чих положениях а (или o) коммутатора 18 .ч и зеркала 5 — — -"- этих импульсов.

25 Т

Здесь — длительность импульса на выходе триггера 17, а Т вЂ” период про((ежуточной частоты.

Следовательно, за все время измерения

00 на схему совпадения 20 через коммутатор

18 с триггера 17 поступает одинаковое чисЛО ИМПУЛЬСОВ ta ((IP((ПОЛожЕНИИ И КОММУ татора 18 и зеркала 5) и т(((при положении б коммутатора 18 и зеркала 5). Ilри35 чем

tg + где т„ — время задержки светового сигнала с дистанции относительно опорного светового сигнала; ((— л + 11 Г "(з + „, il + П ( — время задержки сигнала в приемном канале II;

45 — (— "19+ "12+ "14+ "„,р (+ ( — время задержки сигнала в приемном канале I;

ÄV 11Ф 139 "(P) 1PV 14 — время задержки сигнала в блоках 9, 11, 13, 10, 12, 14 соответственно; тр i1 — время задержки во втором

55 приемном канале, вызванное паразитными световыми и электрическими наводками передающего канала ila канал II; т,р I — время задержки в первом приемном канале, вызванное паразитными

00 световыми и электрическими наводками передающего канала па канал I. т11 1 — время задержки сигнала в канале II, вызванное паразитными световыми и электрическими наводками первого канала

05 на второй, 764461 тг п — время задержки в канале I, вызванное паразитными световыми и электрическими наводками канала 11 на канал 1.

При сложении т и т (конечный итог измерения расстояния) величины тп и тт, 6 входящие в т„и т; с разными знаками, уничтожаются.

Таким образом, погрешности, обусловленные неидентичностью приемных каналов

1 и II, взаимными паразитными электриче- 10 скими и световыми наводками между передающим, опорным и сигнальным каналами, в предлагаемом светодальномере исключаются, что способствует повышению точности измерения. Кроме того, нейтрализа- 15 ция паразитного влияния этих наводок путем коммутации приемных каналов позволяет при сохранении точности измерений упростить развязки в электрических цепях предлагаемого светодальномера (уменьшить или 20 исключить емкости, индуктивности, резисторы) сократить количество и размеры

его экранов (электрических и световых).

Все это содействует уменьшению веса, габаритов и мощности потребления по пита- 25 нию, что особенно важно для искробезопасных (практически не допускающих суммарной емкости всех конденсаторов светодальномера более 10 — 50 мкф) маркшейдерских малогабаритных светодальномсров. зО

Формула изобретения

1. Электрооптический дальномер, содер>кащий передающий канал, два приемных 35 канала, включающих по одному фотоприемнику, смесителю и усилителю-ограничителю, гетсродин, цпфровой фазометр, зеркало, диафрагму, передающий п приемный объективы, отражатель, причем выходы 4р фотоприемников соединены через соответствующие смесители с входамн соответствующих усилителей-ограничителей, первый и второй выходы гетеродина соединены со вторыми входами смесителей, зеркало оптически связано с передающим каналом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены оптический коммутатор, выполненный в виде подвижного двустороннего зеркала, установленного на пересечении оптических осей приемных каналов с возможностью поочередного изменения их функций, между смесителями введен измеритель уровня сигналов, зеркало оптически связано с приемными каналами, а привод оптического коммутатора подключен к выходу блока управления цифрового фазометра.

2. Электрооптический дальномер по п. 1, отличающийся тем, что цифровой фазометр выполнен в виде триггера, входы которого соединены с выходами соответствующих усилителей-ограничителей, первый и второй выходы соединены с первым и вторым входами управляемого коммутатора, выход которого через первую схему совпадения соединен со счетчиком, генератор счетных импульсов соединен с входом второй схемы совпадения, выход которой соединен со вторым входом первой схемы совпадения и входом делителя частоты счетных импульсов, выход которого через управляемый триггер соединен со вторым входом второй схемы совпадения, выходы блока управления соединены с входами управляемого коммутатора, счетчика и управляемого триггера.

Источнпки информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 254651, кл. G 01R 25/00, 26.09.б8.

2. Патент Швейцарии Мю 551628, кл. G 01$9/б2 (прототип) .

764461 канал

Составитель В. Чехут

Техред А. Камышникова

Корректор E. Осипова

Редактор H. Коляда

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 764/15 Изд. № 157 Тираж 614 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5