163742. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés távolságok pontos meghatározására modulált fény fáziskülönbségeinek mérése útján
3 163742 4 vagy nagyobb frekvenciával végezzük olymódon, hogy az említett két frekvenica közül a nagyobbikat mérőfrekvenciául, ugyanakkor a kisebbiket keverőfrekvenciáui alkalmazzuk, vagy fordítva, végül, hogy az említett két mérő-, illetve keverőfrekvenicával végzett mérésnél esetleg elkövetett hibák felismerésére és korrekciójára egy-egy olyan harmadik mérőilletve keverőfrekvenciával történő fáziskülönbség-mérést végzünk a megfelelő helyi értékű számjegyek egyeztetése révén, amelyek egyike az alapfrekvenciának lO"1 ÍO"1 t 1 -———«-szerese, vagy -^ szerese, -másika az egyiktől az alapfrekvenciának szeresével 10n tér el, ahol m pozitív egészszám és n = m + 2, és ahol a * jel vagylagos. A találmány tárgyát példakénti kiviteli alak kapcsán, rajz alapján ismertetjük részletesebben. Az 1. ábra egy találmány szerinti fénytávmérő tömbvázlatát mutatja, míg a 2. ábra a fénytávmérő fénymodulátorának és sugárosztó-analizátorának példakénti elrendezését ábrázolja. Amint az 1. ábrán látható, az 1 fényforrás fénye a meghatározott frekvenciákon működő, nagyfrekvenciás 2 generátorral meghajtott 3 modulátoron át a 4 sugárosztóra jut. Innen az egyik fénysugár a mérendő távolság másik végpontján elhelyezett 5 tükrön (prizmán) át, a másik fénysugár pedig változtatható hosszúságú 6 fényúton (optikai fázistolón) át jut a 7 detektorra. A 4-5-7 úton haladó sugár a mérendő távolság kétszeresének befutása után fáziskésés formájában tartalmazza a távolsági információt (mérőjelcsatorna), míg a 4—6—7 úton haladó képviseli a vonatkozási alapot (referenciajelcsatorna). A két jel a 8 fázismérő egységben kerül összehasonlításra. A fázis-különbség mérése úgy történik, hogy a két jel fázis-különbségét az optikai fázistolóval 90°-ra vagy 270°-ra állítjuk be. Ennek megtörténtét a fázismérő kimenetén a középállású árammérő 9 műszer jelzi. A fázismérés megkönnyítésére a 7 detektort a 2 generátor - önmagában ismert módon — nagyfrekvenciásán modulálja, aminek következtében a detektor kimenetén változatlan fázistartalmú középfrekvencia jelenik meg. A 2 generátornak - amint az később a Vll/a pontban kifejezésre kerül - legalább két meghatározott frekvencián kell tudnia jeleket szolgáltatni. Az áramigényes egysegeket a 10 tápegység táplálja. Az egyes egységekben a találmány szerinti fénytávmérőben a hasonló célra szolgáló ismert műszerekkel szemben az alábbi új megoldásokat alkalmazzuk. Fényforrás. (1 ábra 1.) Az ismert fénytávmérők fényforrásai: izzólámpák, és nagynyomású gázkisülő csövek. Ezek hátrányai: a rossz nyaíábolhatóság, a nem definiált, az idő folyamán változó és a fénysebességet befolyásoló spektrális összetétel, az éjszakainál kisebb nappali hatótávolság. - E hibák kiküszöbölése céljából a találmány tárgyánál fényforrásul egy kisméretű He-Ne gázlasert alkalmazunk. Ennek előnyei a következők: a.) a monokromatikus sugárzás lehetővé teszi egy, megfeleld, hullámhosszra hangolt, néhány A sávszélességű, interferencia-szűrő elhelyezését a detektor elé, ami a környezeti fényt kizárja a detektorból és a távmérő .najipali hatótávolságát az éjszakaival gyakorlatilag egy szintre emeli; b.) a laser fénye kevés veszteséggel néhány másodperces csúcsszögű nyalábba szűkíthető, ami hagyományos fényforráshoz képest, nagyobb hatótávolságot biztosít; c.) a lasersugár kis a pertúrája egyszerű módon teszi lehetővé az adó és a vevő optikai rendszer koaxiális kiképzését. Ez az ismert fénytávmérőkhöz képest részben a fényveszteségeket csökkenti, részben megkönnyíti viszonylag rövid távolságok mérését; d.) a monokromatikus sugárzás lehetővé teszi egyrészt a műszer optikai részében a magasreflexiójú dielektromos tükrök alkalmazását fémtükrök vagy { >rizmák helyett, másrészt egyszerű szerkezetű refexiócsökkentő rétegek alkalmazását az optikai elemek felületén. Mindkét új megoldás a fényveszteségeket csökkenti és a távmérő hatótávolságát növeli; e.) a laser fénye lineárisan polarizált. Emiatt polarizációs elven működő modulátornál elmaradhat a több mint 50% veszteséget okozó lineáris plarizátor; f.) a monokromatikus sugárzás további előnye a jól definiált és állandó fénysebesség. így megtakarítható az összetett fényű fénytávmérők mérési eredményeinek kiértékelésénél szükséges u.n. diszperziós korrekció. Nagyfrekvenciás generátor (1. ábra 2.) A fénytávmérő pontossága nagymértékben függ a modulációs frekvenciák időbeli állandóságától és az 1 egyes frekvenciák viszonyának állandó voltától. Ezért a találmány szerinti berendezésnél olyan kristályoszcillátort és áramköröket alkalmaztunk, amelyek valamennyi mérő és moduláló frekvenciát egyetlen kristály frekvenciájából osztás és keverés útján hozzák létre, az eddigi fénytávmérőkkel ellentétben, amelyek a modulátorhoz és a detektorhoz szükséges minden frekvenciához külön kristályoszcillátort használnak fel. A találmány szerinti megoldás a kristály-termosztát méreteit és fűtési áramszükségletét is csökkenti. ' További előnye a megoldásnak az, hogy a mérőfrekvenciák célszerű megválasztásával lehetővé válik az egyes frekvenciák oly keverése, hogy a fénymodulátort és detektort moduláló frekvenciák felváltják egymást, ami áramköri egyszerűsítést jelent. Fénymodulátor (1. ábra 3). Az eddig sorozatban gyártott fénytávmérők a . fényt Kerr-cellável modulálják. Az ezzel járó ismert ' hátrányok (mérgező folyadék, amelyet + 5 C" alatt fűteni kell, nagy dielektromos veszteség, nem lineáris karakterisztika, fázisinhomogenitás, az effektus erős hőfokfüggése) elkerülése céljából a találmány tárgyánál az egyébként ismert - lineáris Pockels-effektus ' alapján működő elektrooptikai-kristálymodulátor longitudinális változatát alkalmaztuk. E megoldás előnyei az említett hátrányok kiküszöbölésén kívül a következők; a.) míg a Kerr-cella munkapontját csak elektromo' san, nagy egyenfeszültséggel lehet a legkedvezőbbre beállítani, addig a kristálymodulátor munkapontja optikai eszközzel - az egyébként a polarizációs 2
