Світловіддалемірний пристрій

Світловіддалемірний пристрій, що містить генератор імпульсів, випромінювач світлових імпульсів, змішувач частот, блок керування і обробки інформації, блок індикації, блок запису і збереження інформації, блок живлення, який відрізняє ться тим, що в нього введені блок поділу частоти, блок порівняння частот і блок вимірювання і фіксації частоти, при цьому вихід змішувача частот електрично зв’язаний з входом блока поділу частоти на 2, другий ви хід змішувача частот зв’язаний з входом блока вимірюванняфіксації частоти, ви хід блока поділу частоти 3 27649 4 управління і обробки інформації, блок індикації, Опис роботи даного пристрою пояснює блок запису і збереження інформації, блок сутність запропонованого технічного рішення і живлення, який відрізняється тим, що в нього полягає в наступному: із блоку 1 (обробки введені блок поділу частоти, блок порівняння інформації і управління) подають сигнал на частот і блок вимірювання і фіксації частоти, при включення генератора 2. Генератор 2 виробляє цьому ви хід змішувача частот електрично частоту і передає її в блок світлового пов'язаний з входом блоку поділу частоти на 2, випромінювання 3, при цьому випромінювач блоку другий ви хід змішувача частот пов'язаний з 3 через формуючу оптику блоку посилає світлові входом блоку вимірювання-фіксації частоти, вихід імпульси на відбивач 4. Відбиті імпульси блока поділу частоти пов'язаний з входом блоку приймаються прийомним оптико-електронним порівняння частот, виходи генератора частоти блоком 5 на його фотоприймач і перетворюються пов'язані з входом випромінювача світлових в електричний сигнал. Частота випромінюваних імпульсів, входом змішувача частот і другим імпульсів дорівнює: входом блоку порівняння частот; вихід блоку 1 (1) fU (t ) = , порівняння частот пов'язаний з входом блоку T обробки інформації і управління, один із виходів де Т - період проходження імпульсів. блоку інформації і управління пов'язаний з При цьому частота відбитих імпульсів буде виходом блоку вимірювання-фіксації частоти, такою ж: вихід цього блоку пов'язаний з входом блоку 1 обчислення віддалі; інші виходи блоку обробки і (2) f0 (t ) = , T управління пов'язані відповідно з входами Після попереднього посилення цей сигнал із генератора і блоку обчислення віддалі; виходи блоку 5 надходить у змішувач часто т 6. У блок 6 боку обчислення віддалі пов'язані з входами блоку також надходить сигнал з генератора 2, що має індикації і блоку запису і зберігання інформації; частоту і фазу випромінюваного блоком 3 сигналу. виміряну віддаль знаходять за формулою: При прийомі прямих і відбитих імпульсів у uDn S= прийомний канал будуть надходити дві однакові 2 2 4æ f1 - f 2 ö частоти fU і f0, що мають деяку різницю фаз, що ç ÷ è ø може бути виражена в тимчасовому як мінімум для двох частот f1 і f2 , де проміжку(затримці) t. Тоді відстань буде u - швидкість світла в атмосферному повітрі; дорівнювати: Δn=n1-n2- різниця чисел періодів ni для двох u частот, n i - ціле число періодів проходження S = (nT + t ) , (3) 2f0 імпульсів прямих і відбитих в інтервалі часу t=S/u; де ni - число цілих періодів проходження fi - робоча частота прямих і відбитих імпульсів імпульсів. при вимірі в момент, коли при розподілі навпіл При плавній зміні частоти, вироблюваної вона дорівнює частоті випромінювання, при цьому генератором 2, настає момент, коли часовий враховують, що Δni - парне число. інтервал між двома сусідніми імпульсами, що Технічним результатом є спрощення схеми надійшли в блок 6, буде дорівнювати різниці фаз виміру і підвищення точності пристрою за рахунок випромінюваного і відбитого імпульсів. виключення фазових вимірів. Плавно змінюючи частоту fU(t) при вимірі На Фіг.1 представлена блок-схема відстані S, одержують момент, при якому запропонованого пристрою. 1 - блок обробки інформації і управління; T величина затримки буде t1 = 1 , при цьому 2 - генератор змінної частоти; 2 3 - випромінювач світлових імпульсів; частота f1 проходження послідовності прямих і 4 - відбивач; відбитих імпульсів буде дорівнювати: 5 - оптико-електронний прийомний пристрій; 2 1 f1(t ) = = , 6 - змішувач частот (опорної і прийнятої); (4) T1 t1 7 - дільник частоти; f1=2fU - таким чином у прийомному каналі 8 - блок порівняння частот; одержують частоту f 1 у два рази вище, ніж частота 9 - блок виміру-фіксації частоти; випромінювання fU(1). 10 - блок обчислення відстані; При цьому блок 6 сформує подвійну частоту 11 - блок індикації; щодо частоти, поданої генератором 6, і передає 12 - блок запису і збереження інформації. цей сигнал у блок 7. У блоці 7 отриману частоту Власне світловіддалемір (блоки поз.1, 2, 3, 5, поділяють на 2 і з блоку 7 сигнал цієї зниженої 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 на Фіг.1) виконаний у корпусі з вдвічі частоти передають у блок 8 - порівняння підставкою і при роботі його встановлюють на частот. У блок 8 також надходить сигнал з штативі і центрують над геодезичним знаком на генератора 2 (з частотою випромінювання). Таким початку вимірюваної лінії. чином, у блоці 8 виконують порівняння частот: Відбивач 4 установлюють на штативі над 1) частоти отриманої в блоці 6 і діленої на 2 у точкою (знаком), що фіксує кінець вимірюваної блоці 7; лінії. 2) частоти генератора 2. На Фіг.1 одинарними лініями зі стрілками позначені електричні зв'язки, подвійними лініями зі стрілками - оптичні зв'язки. 5 27649 6 При розподілі частоти f1 навпіл і порівнянням Таким чином, запропонований спосіб світловіддалемірних вимірювань дозволяє f1 нової перетвореної частоти частотою fU(1) одержати підвищення точності вимірів за рахунок 2 виключення вимірів різниці фаз частот виконують контроль збігу частот проходження випромінюваних і відбитих імпульсів, f1 а також дозволяє враховува ти зміну частоти (5) = fU(1) , 2 випромінювання, використовуваної для виміру по При визначенні ідентичності частот із блоку 8 у сигналах збігу частот: змішаної, поділеної на два й блок 1 передають сигнал про настання моменту опорної. рівності частот. Література: Одночасно з блоку 6 у блок 9 (виміру частоти) 1. Волосецький Б. Інженерна геодезія Львів, надходить сигнал подвійної частоти, сформованої "Львівська політехніка", 2003. в блоці 6. 2. Костецька Я.М. Геодезичні прилади. По команді блоку 1 у момент збігу частот у Частина 2. Львів, "Львівська політехніка", 2000. блоці 8 блок 9 передає значення виміряної частоти в блок 10 (обчислення відстані). При цьому з блоку 1 віддають у блок 10 значення виправлень за температуру, атмосферний тиск і вологість навколишнього середовища. Ці дані можуть бути введені в блок 1 за допомогою ручного набору чи безпосередньо від відповідних датчиків. З блоку 10 у блок індикації 11 передають результати вимірів, інформація про результати вимірів також передається в блок 12 - запису і збереження інформації. Продовжуючи плавно змінювати частоту fU, f одержують fпр( 2) = 2 і контролюють умову 2 f2 = fU(2 ) . В кожний момент фіксації блоком 8 2 f збігу частот і = fU(і ) в порівнянні з попереднім 2 f моментом, коли і-1 = fU(і -1) число цілих періодів 2 n1 змінюється на 2 періоди. Тобто Δn=n(i) -n(i-1)=2. Очевидно, що при подальшій зміні частоти завжди Δn - парне число. Як мінімум на двох частота х, наприклад, f1 і f 2 обчислюють обмірювану відстань на основі вираження: uni ti uni , S= = (6) 2 4 fi 4f i де ni - ціле число періодів проходження S імпульсів прямих і відбитих в інтервалі часу t = , u ni - непарне число. При цьому можна записати: un1 un2 ü = ; n - n = D n; ï 2 4f 2 1 2 4f1 ï 2 ï n1 n1 - Dn Dn ï , (7) = ; n1 = ;ý 2 2 2 ï f f f 1 2 2 -1 ï ï 2 f1 ï þ Тоді: uDn S= , (8) æ f2 - f 2 ö 4ç 1 2÷ è ø Тобто з огляду на відоме значення частот fi різниці Δn, що визначається по числу збігів частот у блоці 8, швидкість світла в даному середовищі u - визначають величину S.