Электрооптический дальномер

32!678

ОП И САН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 04.Х!1.1969 (¹ 1389695 18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Оп бликовапо 19.Х1.1971. Бюл IcTLнь № 35

МП1(G Olc 3/08

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 528.517(088.8) Дата опубликования описания 2.11.1972

Автор изобретения

Г. А. Фельдман

Центральный научно-исследовательский институт геодезии, аэросъемки и т<артографии

Заявитель

ЭЛ ЕКТРОО ПТ И Ч ЕСКИ Й ДАЛ Ь НОМЕР

Изобретение относится к геодезическим приборам, а именно к электроопти шским дальномерам, используемым для измерений линий на местности.

В известных электрооптических дальномерах, работающих на фиксированных частотах модуляции, фазу принятого сигнала, содержащего информацию об измеряемом расстоянии, определяют каким-либо фазоизмерительным устройством: переменной линией задержки оптического или электрического сигнала.

Переменные оптические линии задержки, включаемые в световой тракт последовательно с измеряемой дистанцией, обладают значительными габаритами, сложны по устройству, а главное, обуславливают значительные потери светового сигнала и изменение характера его поляризации, что часто затрудняет измерения.

Электрические линии задержки (фазовращатели) также обладают рядом существенных недостатков. Фазовращатели высокочастотные мало стабильны и поэтому требуют частой калибровки или постоянного (в процессе измсрсшгй) контроля по оцтп геской линии задержки, имеющей отмеченные выше отрицательные качества. Фазовращатели низкочастотные требуют только контроля полоокепия нуля и процессе измерений, но неизб. жнос в этом случае преобразование частот требует удвоенного количества термостатированных кварцевых генераторов.

Кроме того, электрическое измерение фазы

5 прштципиально не может быть осуществлено в электрооптических дальномерах с совмещенными приемным и передающим трактами, где используется один и тот же элемент как для модуляции, так и для демодуляции

10 светового сигнала (например электрооптические дальномеры «Кристалл>).

Для повышения стабильности и упрощения конструкции в предлагаемом дальномере фазовращающее устройство выполнено в виде

15 поворотной двулучепреломляющей пластины, установленной после электрооптической ячейки, обеспечивающей вращение плоскости поляризации выходящего из нее промодулироваштого излучетгия с угловой скоростью, 20 определяемой частотой модуляции, например, электрооптической ячейки, основаннои на эффекте Поккельса и управляемой вращающимся электрооптическим полем.

Устройство может быть реализовано как в

25 виде системы с совмещенными приемным и передающим оптическим трактами, так и в виде системы, где эти тракты разделены.

На фиг. 1 изображена схема описываемого дальномера с совмещенными приемным и

30 передающим оптическими трактами, где 1— источник излучения; 2 — биполяризацпошюс устройство; 8 — модулирующая эле»Tpooilт:ческая ячейка, 4 — генератор мо,улп33»лащпх частот; 5 — поворотная пляспгня в четверть волны; б — отражатель; 7 — Hl: нн ято33 «стового потока, регистрирующий одну из ioчек, в которой меняется afi fi первой производной кривой изменения выходящего свстг,— вого потока.

Ha фиг. 2 показ 233 я схема -fa«I.Hoëlcp 2 р азде чьными приемным и Ilcpcäa!o!Ifп м тр актами, где 8 — источник излучения; 9 и 9 — скрещенные поляроиды; 10 и 10 — мадулирующая и демодулирующяя электраонпгчсские ячейки; 11 — генератор модулиру3ощи частот; 12 — говоротная пл астин а 33 полволны; 18 — отрав»атель; И вЂ” индпкято 3 светового потока, регист зиру3ощий одну из

ToHeK, B I»oToPoA 31iEHsIcTc5I знак IIPPI30!l «Ропзводной кривой изменения вы:»одяшсго cllc l оваго потока.

Оптические элементы, обеспечивающие формирование, посылку H прием «ге:0BOTO потока, на чертежах не показаны.

Устройство работает следующим Ооразом.

Свет от источника излучения 1 проходит по одному из каналов биполяризациоццога устройства и в виде плîcêîifo.iÿpHçoванпой волны попадает в электроо3:тическую ячей:»у

8. Электрооптическая ячейка, к которой грпл ожено модулирующее напряжение с одной из частот 1„„вырабатываемых гене 3a! opo»: 4, преобразовывает падающее «а нес плоскополярпзованное излучение в световую волну с круговой поляризацией. При э 10м», .Т,ин ая скорость а„, вращения плоскостп поляризации световой волны, выходящей пз ячейки 3, равна или кратна частоте 1„модулпруюшего напряжения.

Технически такая электрооптпческая я сйНа может быть выполнена, например,;шбо в виде четырехэлектродной жидкостной я 3ейки Керра, управляемой вращающимся электрическим полем, либо на основе электрооптического кристалла, использующего двойной поперечный эффект Поккельса и также управляемого вращающимся полем.

Вышедший из ячейки 8 и промадулпрованный по плоскости поляризации световой поток проходит пластину 5, измеряему а дистанцию, отражается от отражателя 6 и, вновь пройдя измеряемую дисташппо, пра одит второй раз четвертьволновую пл яспшу 5.

Таким образам, возвратившийся с дис-.анцип световой поток, пройдя как бы через llî", óволновую пластину, вновь поступает в электрооптическую ячейку 8. На НВВссТ!-0, ч.-а если свет, поляризованный по кругу, проходит пластину в полволны, т0 Hàlf!32B«cïfc вращения плоскости его поляризации 1i IIHcтся на обратное. Следовательно, при обратном прохождении светом ячейки 8, если фазы 1ioдуляции выходящего и пришедшего cBcTOBI>I; сигналов равны, происходит компенсация поворота плоскости поляризации пришедшего

cBcToBoI0 потока, т. с. плоскостт поляризации демадулированного светового потока вновь становится Tol : жс, что и до его модуляции.

Бозврагивтцийся с д«станции световой поток

5 в BT«»I сд; чa вновь праха "»H T Iio прежнем « .2l!a,ió б.шаляризац loH!loio устрой«3вя и не

-попадает на индикатор 7.

»33232 33Ришедшсго с диСтяпдии CBC l OBOI O

cHTH2ëa в предлагаемой спсзсме зависит Iic

10 только от длины измеряемой линии, на и от

:-оложения I:ëаспшы 5. Прп повороте пластины в четверть волны вокруг оси системы

iIa некоторый дополнительный угол каждый вектор световой волны после двукратного

15 прохождения четвертьволновой пластины дополнительно поворачивается на угол, в двя раза ббльшпй. Поэтому фаза пришедшего с ди .Японии светового сигнала аудет равна

28--1 ;., где 9 — переменный угол между глав20 най осью пластины в четверть волны и плоскость.о, I3 которой лежала эта ocf> «ри начальном отсчете, a j, — постояш3ый фазовый

» гал, СООтветствующпй l!2ч2ль310м1 0Tc lcòу ц3àзо33раща3ощего элемента. Таким обраan», 35 наворачивая четвертьволнавую плястш3у, можно на любой дистанции доаип ся того, чтобы между послаиным и пришедшим с3ггналами возникла постоянная разность фаз, регистрируемая индикатором 7 и, отсчитав

30 угол 8, нанти введенную при повороте пласпшы 5 искомую разность фаз, функциональна сгязанную с измеряемым расстоянием.

В случае вьшолHåíèÿ предлагаемого устройства с раздельными прие»шым и передаю55 щим каня3a»iH B»iecTo биполяризатора 2 используются скрещенные поляропды

9 и 9, установленные в раздельны»; канала:.

Модуляция и демодуляция осуществляются в от IE.IBIIBI»: электрооптических ячейках 10

40 и 10 соответственно, а для вращения фазы используется фазовая a! IHBOTpo!I!farl пластина в полволнь3 12, так как свет проходит ее только один раз. Пластинa может быть установлена кяк в передающем, так и в приемном канале устройства.

B случае работы с немонохроматическим иста IIIHKo»l «злу iclIHH 1, плястишы 5 или 12

;3ол>кпы быть рассчитаны на эффективну30 длину волны устройства. Возможна также

50 ахра13ятизaция этих пластин.

Описываемое фазовращающее устройство не и мсет элементов, падвержепны.» изменеIIHIIм с точением времени плп раззяостировке и поэтому вполне стабильно.

Предмет изобретения

Элскт1300птчпеский дальномер, «адержащий источник излучения, совмещен«у;о пли разде;! f пые мад1лирующ1«ю и дсмодулирующуlo элект33ооптические ячейки, гeiicpa iop модулируюп„ега напряжения фиксированных частот, фазоврящающее устройство, индикатор потока излучения и оптические элементы для фар»нрава.пгя посылки, отрахкеппя и приема пото;а излучения, отлача ощайсч те33, что, с

321678

Составитель Л. Колюбакина

Текред Е, Борисова

Корректорьн T. Бабакииг и И. Шматова

Ревактор С. Хейфиц

Заказ 3998/18 Изд. Ко 1713 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Когиитета по делаги изобретений н открь1т и при Говет Министров ГСС1

Москва, 7К-35, Раушскан наб., д. 4/5

Типографии, пр. Сапунова, цель1о повышения стабильности и упрощения конструкции, в нем фазовращающее устройство вьшолнено в виде поворотной двулучепреломляющей пластины, установленной после электрооптической ячейки, обеспечива1ощей вращение плоскости поляризации выходящего пз нее промодулированного излучения с угловой скоростью, определяемой частотой модуляции, например, электрооптпческой ячейки, основанной на эффекте Поккельса и управляемой вращающимся электрооптическим полем.