Способ измерения разности фаз между посланным и принятым световыми модулированньгми сигналами в светодальномерах

О П И С А Н И E 254I30

ИЗОЬРЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Свез Соеетокиз

Социалистическими

Республик

Зависимое от авт. свпдсте;IbcTBa М

Кл. 42с, 18

Заявлено 15.Х1.1967 (Л 1! 97937/18-10) с присоединением заявки ¹,ЧПК G 01с

УДК 528.517(088.8) комитет по делам изобретений и открытий ори Совете 1Янниотров

CCCP

Приоритет

Опубликовано 07.Х.1969. Бюллетень М 31

Дата опубликования описания 17.III.1970

Ав1ор изобретения т

t 1свсоюзнаго ттатонтнс-;: ..;.часиаа

&й.- .-.Рт;зкк МБА

Г. А. Фельдман

Заявитель

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ МЕЖДУ ПОСЛАННЫМ

И ПРИНЯТЫМ СВЕТОВЫМИ МОДУЛИРОВАННЫМИ СИГНАЛАМИ В СВЕТОДАЛЬНОМЕРАХ

Изобретение относится к области геодезических измерений, и в частности к измерениям расстояний светодальномерами.

В известных светодальномерах, работающих на фиксированных частотах модуляции, фазу принятого сигнала, содержащую информацию об определяемом расстоянии, измеряют какимлибо фазоизмерительным устройством, например посредством переменной линии задержки электрического или оптического сигнала.

Электрическая линия задержки (фазовращатель), как правило, не обладает необходимой стабильностью и поэтому требует не только периодической калибровки, но и постоянного контроля положения нуля в процессе измерений. Электрическое измерение фазы, кроме того, не может быть осуществлено в светодальномерах, использующих одно и то же устройство как для модуляции, так и для демодуляции светового сигнала (светодальномеры

«Кристалл», «Мекометр») .

Переменные оптические линии задержки, включаемые в световой такт последовательно с измеряемой дистанцией, обладая часто значительными габаритами, могут обу словить значительные потери светового сигнала и сильное изменение характера его поляризации, что затрудняет измерения.

Предлагаемьш способ заключается в том, что измеряют в относительных единицах средние, за период модулирующей частоты, интенсивности сигналов, полученных с выхода демодулятора, при синфазном и противофазном включении модулятора и демодулятора и вы5 числяют разность фаз по отношению этих интенсивностей. Это позволяет использовать этот способ в светодальномерах с совмещенными приемопередающими каналами.

На чертеже приведена кривая изменения

10 светового потока в зависимости от разности фаз для одной из рабочих фиксированных частот.

Предположим, что модулятор и демодулирующее устройство работают синхронно и в

15 фазе. Средняя величина сигнала (световой поток, фототок), полученного с выхода демодулирующего устройства за период модулирующей частоты, на данном расстоянии есть некоторая функция разности фаз между послан20 ным и принятым световыми сигналами, т. е.

А „=/(р).

Если модулятор и демодулятор включить в противофазе, то на том же самом расстоянии будет

А g-,. =/((р+л).

Если величины А „- и А,.+., измерены в некоторых относительных единицах, т. е.

А» = агат, а А +„— та +, где т — мас30 штабный коэффициент, то

254130 ф.р

Составитель Л. А. Колюбакина

Редактор В. Ф. Смирягина Техред А. А. Камышникова Корректор С. М. Сигал

Зак1з 460/4 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

3 а у() а,.+ f (cp - )

Поскольку /(гр), /(гр+л) и, следовательно, т" (гр) есть аналитические функции, то существует обратная функция

=" (:,:.)

Иначе говоря, по отношению относительных интенсивностей сигнала ат и а,+, можно определить искомую разность фаз р. Поскольку окончательно используется лишь отношеа„ ние, то изменение амплитуды сигнала т+" с расстоянием не влияет на результат.

При подобном измерении необходима взаимная однозначность функций F (V) и а

F > в интервале от 0 до л. Физически р+это условие определяет режимы работы модулятора и демодулятора. а

Отношение имеет пределы изменет+и ния от 0 до с, что соответствует фазам 0 и л. а

Если отношение имеет очень большую т+л или очень малую величину, то неизбежно понижение точности измерения фазы. В подобных случаях точные измерения следует проводить на другой фиксированной частоте модуляции, где существуют иные фазовые соотношения.

Работа модулятора и демодулятора в противофазе при раздельных конденсаторах Керра может быть осуществлена как электрически (например, изменением полярности напряже5 ния смещения на одном из конденсаторов), так и оптически (поворотом на 90 одного из поляризующих устройств).

При использовании одного конденсатора

Керра для модуляции и демодуляции сигна10 ла работа в,противофазе модулятора и демодулятора осуществляется только отпически.

Для этого световой сигнал, направляемый к отражателю, пропускают через пластину в четверть-волны (таким образом, например, в

15 светодальномере «Кристалл» необходимо иметь еще одну четвертьволновую пластину, которую можно вводить и выводить из излучаемого пучка). Подобным же образом можно поступить для модуляторов на линейном элек20 трооптическом эффекте («Мекометр»).

Предмет изобретения

Способ измерения разности фаз между посланным и принятым световыми модулирован25 ными сигналами в светодальномерах, работающих на фиксированных частотах, отличающийся тем, что, с целью использования его в светодальномерах с совмещенными приемопередающими каналами, измеряют в относи30 тельных единицах средние, за период модулирующей частоты, интенсивности сигналов, полученных с выхода демодулятора, при синфазном и противофазном включении модулятора и демодулятора и вычисляют разность фаз по

35 отношению этих интенсивностей.