163742. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés távolságok pontos meghatározására modulált fény fáziskülönbségeinek mérése útján
5 163742 6 optikából ismert X/4-es lemezzel - egyszerű módon beállítható; b.) a kristálymodulátor az effektus lineáris volta miatt sokkal kevesebb felharmonikus torzítást okoz, ami a mérési pontosságot rontó jel/zaj viszony javulásában jut kifejezésre: c.) a longitudinális kristálymodulátor kis méretei lehetővé teszik két vagy több, elektromosan párhuzamosan kapcsolt, fényút szempontjából sorosan egymás után következő kristály felhasználását, ami a hasznos jel növelése mellett a torzítások további csökkenését eredményezi; d.) a A/4-es lemez 90°-os elforgatásával a fénymoduláció fázisa 180°-kai megváltoztatható. Sugárosztó (Lábra 4) A fényforrás kis apertúrája lehetővé teszi, hogy a modulátor analizátorának és a sugárosztónak feladatát egyetlen kettőstörő — előnyösen CaC03 , vagy NaN03 kristály - lássa el. Ennek előnye az eddigi fénytávmérőkben alkalmazott polárszűrőkkel szemben a kisebb fényveszteség, továbbá az, hogy a 4-6-7 úton kapott referencia-jel nem csökkenti a 4-5-7 úton kapott mérőjelet, mert azok egyike a hagyományos analizátorokban amúgyis veszendőbe menő polarizált komponensből keletkezik. A fénymodulátor és sugárosztó-analizátor egy példaképpeni elrendezését és működését a 2. ábra alapján magyarázzuk. A laser fénye, amely lineárisan polarizált, például olyképpen, hogy a fényt jellemző villamos térerősség a rajz síkjában rezeg, - előnyösen védőüvegek közé ragasztott - és a fény hullámhosszára nézve negyedhullámú fáziskülönbséget előidéző csillámlemezen, ujn. X/4-es 11 lemezen halad át. A X/4-es 11 lemez a fénysugár, mint tengely körül elforgatható (azimutja változtatható). Ezután a fény előnyösen egymásután következő két elektrooptikai 12 és 13 kristályon (például ammóniumdihidrofoszfát, káliumdihidrofoszfát, vagy káliumdideutériumfoszfát kristályon), az azokra valamilyen ismert eljárással felvitt fényáteresztő 14 elektródákon, végül a 15 sugárosztón (előnyösen a rajz síkjában fekvő és az ábrán eredményvonallal jelölt optikai tengelyű nátriumnitrát kristályon) halad át. A 12 és 13 kristályok, valamint a 15 sugárosztó is forgathatók egy, a rajz síkjában fekvő tengely körül. Legelőnyösebb helyzetük: a IP csillámlemez rezgési síkja a bejövő fényével 45°-ot, a 12 és 13 kristályok, valamint a 15 sugárosztó rezgési síkjai 0°ot, illetve 90°-ot zárnak be. A nagyfrekvenciás generátor kimenő feszültségét a 16 kapcsokon át a kristályokra vezetjük. A rendszeresen áthaladó fény polarizációs áflápota: a bemenetnél lineáris, a X/4-es 11 lemez után cirkuláris, a 12 és 13 kristályok után elliptikus, végül a 15 sugárosztó után két, egymásra merőleges síkban lineáris. A 2. ábra szerinti fénymodulátor működése a következő: a 12 és 13 kristályok feszültség nélkül egytengelyűek, optikai tengelyük a ftny irányával párhuzamos. Az elektródokon át S2 frekvenciával rájuk ható elektromos térben a kristályok az optikai tengelyben kettőstörőkké válnak, a kettőstörés arányos a kristályra ható feszültséggel. A X/4-es 11 lemez és a 12 és 13 kristályok okozta fáziskülönbség hatására az analizátor 15 sugárosztója után két egymásra merőleges síkban lineáris komponensben külön úton haladó fénysugarakban interferencia jön 'létre. Mivel pedig a fáziskülönbség az elektromos tér frekvenciájával változik, az interferáló fény intenzitása is ilyen frekvenciával modulált lesz. Kimutatható, hogy a 15 sugárosztón át haladó két komponens (0 és e) intenzitásait a kővetkező 5 összefüggések fejezik ki: J0 = -L J [ 1 + sin (C sin Í2 t) ] 10 Je = T J[l-dn(Ctinnt)] ahol J, J0 és Je sorban a bemenő és a két kimenő fénysugár , r intenzitásai 15 c a kristály anyagától és a generátor feszültségamplitúdójától függő állandó. A fenti kifejezések mutatják, hogy a mérőjelként?, 2Q illetve referenciajelként felhasznált Jo és J e fényintenzitások egy állandó szintből és egy ÍJ frekvenciájú — közel feszültséglineáris komponensből állnak. A két jel egymással ellenfázisban van, amplitúdójuk azonos, összegük - a transzmissziós veszteségektől 25 eltekintve — a bemenő jellel egyenlő. Optikai fázistoló (1. ábra 6) A fáziskülönbség mérése oly módon történik, hogy a mérőjel és referenciajel — távolsági információt 30 jelentő - fáziskülönbségét egy mérhetően változtatható optikai úthosszal 90°-ra vagy 2708-ra egészítjük ki. E fáziskülönbségeknél indikál a fázismérő műszere nullát. Az optikai fázistoló külön találmányi bejelentés tárgyát képezi. Itt csak előnyére utalunk röviden a 35 fénytávmérőkben általánosan alkalmazott elektromos fázistolókkal szemben: az elektromos fázistolók időbeli stabilitása és feloldóképessége nem éri el a mérés pontosságához kellő értéket, ami miatt azokat minden leolvasás után, egy a fénytávmérőbe 40 beépített, állandó hosszúságú optikai úthosszal kalibrálják. Ez viszont a mérési és kiértékelési munkaráfordítást növeli. Az optikai fázistoló az 1. ábra szerinti elrendezésben a referenciajel csatornájában működik. El-45 helyezhető azonban a mérőjel csatornájában is. Ebben az esetben azonban a referenciajelet nem optikai, hanem közvetlenül a nagyfrekvenciás generátorból, elektromos úton kell képezni. 50 Detektoregysóg (1. ábra 7) Feladata: a beérkező gyenge modulált fényjelek átalakítása elektromos jelekké, azok fázishelyes felerősítése a lehető legkevesebb torzítással és zajjal, végül előkészítése (egyenirányítás vagy keverés útján) 55 a fáziskülönbség mérésére. Eltekintve a régebbi vizuális - szinkron detektoroktól, amelyek nem biztosítottak kielégítő pontosságot, a legtöbb fénytávmérőben fotoelektronsokszorozót (multipliert) alkalmaznak a detektor egység funkcióira. 50 Találmányunk tárgyánál előnyösen a detektálás három változatát lehet alkalmazni: a.) az első változatban az egyébként ismert fotomultípliert olyan elrendezésben használjuk, hogy „annak katódkörét mindenkor oh/an frekvenciájújejlel 65 moduláljuk, ~Eogy a cső diódarendszerébe és anódkörébe már csak egy lőszeresen kisebb és éppen» a _ fénymoduláció frekvenciáinak különbségével egyenlő
