SU1080012A1 - Electro-optical method of measuring distance - Google Patents

Abstract

1. ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ путем сравнени  фаз двух световых пучков одинаковой интенсивности, прошедших измер емое SU..J080012. A 3C5DG 01 С 3/08; Q 01 S 17/32 ----, Bern..,,,.,,. рассто ние один навстречу другому и подвергшихс  модул ции до и после прохождени  изкюр емого рассто ни , отличающий с  тем, что, с целью расширени  диапазона измер емых длин пр мых и ломаных линий, каждый из встречных пучков моделируют по фазе только один раз до или поссле прохождени  измер емого рассто ни  соответственно. 2. Способ по п. 1, отличаю (ц и и с   тем, что при сравнении фаз встречных пучков измер ют разность t оптических путей двух встречных световых потоков до величины, равной 2. ,, 1де До - длина свето-р вой волш, an- произвольное целое ® число, по моменту достижени  минимума интенсивности суммы сравниваемых световых пучков.1. ELECTROOPTICAL METHOD OF MEASURING DISTANCES by comparing the phases of two light beams of the same intensity that have passed the measured SU..J080012. A 3C5DG 01 C 3/08; Q 01 S 17/32 ----, Bern .. ,,,. ,,.. distance one towards the other and modulated before and after the passage of the curved distance, characterized in that, in order to expand the range of measured lengths of straight and broken lines, each of the colliding beams is modeled out of phase only once before or after the passage of the measured distance, respectively. 2. The method according to claim 1, I distinguish (i and the fact that when comparing the phases of the oncoming beams, the difference t of the optical paths of the two opposing light fluxes is measured to a value of 2. ,, 1Д Do - light flash length, An is an arbitrary integer ® number, according to the moment of reaching the minimum intensity of the sum of the compared light beams.

Description

Изобретение относитс  к способам измерени  рассто ни , при геодезических и инженерно-геодезических работах .The invention relates to distance measurement methods for geodetic and geodetic engineering works.

В р ду электрооптических способов измерений, основанных на сравнении фаз амплитудно-модулированных световых потоков, прошедших измер емое рассто ние, широкое распространение получили способы, при которых амплитудную модул цию осуществл ют путем изменени  плоскости пол ризации С13.In a series of electro-optical measurement methods based on a comparison of the phases of amplitude-modulated light fluxes that have passed the measured distance, methods are widespread in which amplitude modulation is carried out by changing the C13 polarization plane.

Дальномеры с пол ризационными модул торами в СВЧ-диапазоне обеспечивают высокую точность измерени  рассто ний в диапазоне от нескольких сотен метров до нескольких километров . Однако их применение при измерении ломаных длин, когда в точках перегиба приходитс  устанавливать отражатели, наталкиваетс  на серьезные трудности.Range finders with polarization modulators in the microwave range provide high accuracy in measuring distances in the range from several hundred meters to several kilometers. However, their use in measuring broken lengths, when reflectors must be installed at the points of inflection, encounters serious difficulties.

Известен способ измерени  рассто ний с помощью электрооптических дальномеров , оборудованных пол ризационным модул тором с кристаллом КДР, который требует разворота кристалла вместе с источником света в соответствии с поворотом отклон квдего зеркала на дистанции, а тем самым св зан с определенным усложнением, и конструкци  дальномера, и методики измерений Г 2.The known method of measuring distances using electro-optical range finders, equipped with a polarization modulator with a CDG crystal, which requires turning the crystal together with a light source in accordance with the rotation of the deflection of a mirror at a distance, and thereby associated with a certain complication, and the design of the rangefinder, and measurement techniques G 2.

Дальнейшее повышение точности измерений при использовании амплитудных модул торов по плоскости пол ризации ограничиваетс  многочисленными факторами, характеризующими вли ние внешних условий на пол ризационное состо ние.Further improvement of measurement accuracy when using amplitude modulators along the polarization plane is limited by numerous factors characterizing the influence of external conditions on the polarization state.

Наиболее близким к изобретению  в .л етс  электрооптичёский способ измерени  рассто ний, реализованный в известном дальномере с двум  модул торами , в каждом из которых осущест вл етс  амплитудна  модул ци  ; двух встречных потоков одинаковой интенсивности, проход щих измер мое рассто ние 3.Closest to the invention is an electro-optical method for measuring distances, implemented in a well-known rangefinder with two modulators, in each of which the amplitude modulation is performed; two opposite flows of the same intensity passing a distance of 3.

В дальнейшем на фазометре после соответствующих преобразований осуществл етс  сравнение фаз световых потоков, модулированных на частоте, равной разности частот обоих модул торов . Вследствие использовани  амплитудных модул торов к известному способу относ тс  все указанные ограничени  по диапазону измер емых рассто ний, прежде всего при измерени х .длин ломаных линий..Subsequently, the phases of the light fluxes modulated at a frequency equal to the frequency difference between the two modulators are compared on the phase meter after appropriate transformations. Due to the use of amplitude modulators, the known method includes all of the indicated limitations on the range of measurable distances, primarily when measuring lengths of broken lines.

Цель изобретени  - расширение диапазона измер емых длин пр мых и ломаных линий.The purpose of the invention is to expand the range of measured lengths of straight and broken lines.

Цель достигаетс  тем, что при осуществлении электрооптического способа измерени  рассто ни  путем сравнени  фаз двух световых пучковThe goal is achieved by the fact that in the implementation of the electro-optical method of measuring the distance by comparing the phases of two light beams

одинаковой интенсивности, прошедших , измер емое рассто ние один навстречу другому и подвергшихс  модул ции до и после прохождени  измер емого рассто ни , каждый из встречных пучковof the same intensity, the past, the measured distance one towards the other and modulated before and after the passage of the measured distance, each of the opposing beams

модулируют по фазе только один раз до или после прохождени  измер емого рассто ни  соответственно.modulate in phase only once before or after the passage of the measured distance, respectively.

В предпочтительном варианте осуществлени  способа при сравнении фазIn a preferred embodiment, when comparing the phases

0 встречных пучков измер ют разность L оптических путей этих пучков до Д , ЛИЧИНЫ , равной ц , О где АО- дли2 40 colliding beams measure the difference L of the optical paths of these beams to D, LICHINA, equal to q, O where AO is 2 2

на световой волны, а п - произволь on the light wave, and p - arbitrary

5 ное целое число, по моменту достижени  минимума интенсивности суммы сравниваемых светоылх пучков.The 5th integer number, according to the moment of reaching the minimum of the intensity of the sum of the compared light-emitter beams.

На чертеже приведена принципиальна  схема дальномера, обеспечиваю щего реализацию предложенного способа .The drawing shows a schematic diagram of a range finder, which provides an implementation of the proposed method.

Линейно пол ризованный свет от лазера 1 раздел етс  на полупрозрачном зеркале 2 на два пучка одис- наковой интенсивности. Отраженный от зеркала 2 пучок направл етс  в моду л тор 3 с пьезокристаплом 4 в качестве электрооптического элемента.The linearly polarized light from laser 1 is divided into a semi-transparent mirror 2 into two beams of the same intensity. The beam reflected from mirror 2 is directed to modulator 3 with piezocristaple 4 as an electro-optical element.

Если падающий на кристалл свет пол ризован линейно не вдоль направ лени  ОХ, а вдоль одной из наведенных осей ох или ОУ, а направление распространени  света и приложенное электрическое поле совпадают с оптической осью кристалла OZ, то вIf the light incident on the crystal is not linearly polarized along the OX direction, but along one of the induced axes OX or OU, but the direction of light propagation and the applied electric field coincide with the optical axis of the OZ crystal, then

5 кристалле не произойдет разделение света на две ортогональные компоненты , а скорость световой волны, пол ризованной , например, вдоль оси ОХ, равна5, the crystal will not separate light into two orthogonal components, and the speed of the light wave, polarized, for example, along the OX axis, is equal to

.--C/n,(f.)..-- C / n, (f.).

где WQ - показатель преломлени  обыкновенного луча;where WQ is the refractive index of an ordinary ray;

электрооптический коэффициент; Е - напр женность электрического  electro-optical coefficient; E - electric intensity

пол .the floor

Световой сигнал при этом приобретает на выходе из кристалла фазовую 3адержку о, которую, выразив через полуволновое напр жениеU-, можноAt the same time, the light signal at the output of the crystal acquires a phase 3-delay o, which, by expressing through half-wave voltage U-,

представить в видеpresent as

-4 -four

Модулированный таким образом по фазе с частотой LUj с вето вой пучок направл етс  оптической системой 5 на дистанцию и, отразившись от отражател  6, принимаетс  оптической системой 7, пройд  таким образом дважды измер емое рассто ние, и зате отразиыиись от зеркала 8 и полупрозрачного зеркала 2, он направл етс  зеркалом 9 на фотоприемник 10.Modulated in this way in phase with the frequency LUj from the veto beam, the optical system 5 is directed at a distance and, having reflected from the reflector 6, is received by the optical system 7, thus passing the twice measured distance, and then reflected from the mirror 8 and the translucent mirror 2 it is directed by the mirror 9 to the photodetector 10.

Claims (2)

1. ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ путем сравнения фаз двух световых пучков одинаковой интенсивности, прошедших измеряемое расстояние один навстречу другому и подвергшихся модуляции до и по,еле прохождения измеряемого расстояния, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых длин прямых и ломаных линий, каждый из встречных пучков моделируют по фазе только один раз до или поссле прохождения измеряемого расстоя ния соответственно.1. ELECTRO-OPTICAL METHOD OF DISTANCE MEASUREMENT by comparing the phases of two light beams of the same intensity, passing the measured distance one towards the other and modulated before and after, barely passing the measured distance, characterized in that, in order to expand the range of measured lengths of straight and broken lines, each From counterpropagating beams, the phase is modeled only once before or after passing the measured distance, respectively. 2. Способ поп. 1, отлича тощи й с я тем, что при сравнении фаз встречных пучков измеряют разность t оптических путей двух встречных световы^ потоков до величины, равной1 = п— +— г оде “ длина свето вой волйй, ап- произвольное целое число, по моменту достижения минимума интенсивности суммы сравниваемых световых пучков.2. The method of pop. 1, it is distinguished by the fact that, when comparing the phases of the opposing beams, they measure the difference t of the optical paths of the two counterpropagating light fluxes to a value equal to achieving a minimum intensity of the sum of the compared light beams.