|
Дальномерная часть современных электронных тахеометров представляет собой дальномер, реализующий импульсно-фазовый гетеродинный способ измерения расстояния, теория которого будет рассмотрена позднее (п.п.1.1.2). Источником излучения является полупроводниковый светодиод, фотоприёмником – лавинный фотодиод, в качестве отражателей применяются трипельпризмы. Назначение передающего устройства состоит в обеспечении излучения модулированного сигнала в виде узкого светового луча в напрвлении на отражатель. Основными элементами устройства являются источник излучения, модулятор света, генератор масштабной частоты и передающая оптическая система (см. рис.1.2). В дальномерном блоке современных электронных тахеометров в качестве источников излучения чаще всего применяют лазеры, обеспечивающие высокую интенсивность излучаемой энергии в узком спектральном диапазоне, что очень важно для обеспечения измерений в дневную часть суток. В связи с тем, что в светодальномерах свет модулируют с частотой в десятки мегагерц, что необходимо для обеспечения высокой точности измерений, к модулятору предъявляется основное требование – малая инерционность работы. Кроме того требуется, чтобы модулятор имел минимальные потери светового потока и максимальную глубину модуляции. рис. 1.2 Обобщённая функциональная схема фазового светодальномера. Масштабная частота определяет длину «жезла», которым измеряют расстояние, поэтому её стабильность непосредственно влияет на точность линейных измерений. В связи с этим основное требование, предъявляемое к генератору масштабной частоты, состоит в обеспечении генерирования стабильных колебаний в заданном частном диапазоне. Стабилизация частоты достигается за счёт использования в радиоэлектронных схемах кварцевых резонаторов. Передающая оптическая система, расположенная на выходе модулятора, служит для того, чтобы сконцентрировать излучаемый световой поток в узкий пучок и направить его на отражатель. Для повышения стабильности приборной поправки в схему дальномерного блока вводят оптическую линию короткого замыкания (ОКЗ). По этой причине дополнительное значение передающей системы состоит в обеспечении коммутации (переключения) излучаемого сигнала на удалённый отражатель и на линию ОКЗ. В соответствии с методом фазовых измерений передающая часть дальномерного блока тахеометра связана с приёмным каналом для прохождения опорного сигнала (см. рис.1.2). В современных тахеометрах опорный сигнал, как правило, передаётся от генератора масштабной частоты в фазометр по электрическим цепям. При этом для реализации низкочастотного метода фазовых измерений в указанном тракте происходит преобразование частоты с на , для чего в рассматриваемой схеме предусмотрены такие узлы, как гетеродин (вспомогательный генератор), генерирующий колебания с частотой и смеситель I. Приёмная часть светодальномера предназначена для того, чтобы принять поступающий с дистанции или по линии ОКЗ оптический информационный сигнал, преобразовать его в электрический и выполнить фазовое сравнение с опорным сигналом. Эта задача решается с помощью приёмной оптической системы, фотоэлектронного приёмника и измерительного устройства (см. рис.1.2). Приёмная оптическая система концентрирует оптическое излучение, поступающее от отражателя или по линии ОКЗ на входе фотоприёмника. В современных тахеометрах передающая и приёмная оптические системы, как правило, совмещены, что позволяет сделать конструкцию прибора более компактной и устранить трудности в приёме отражённого сигнала на коротких линиях из-за несовмещения траектории распространения излучаемого и принимаемого сигналов. Фотоэлектронный приёмник предназначен для преобразования отражённого модулированного оптического сигнала в электрический с последующим выделением информационного сигнала. Фотоприёмник должен иметь высокую чувствительность к слабым световым сигналам используемого спектра излучения и способность выделить информационный сигнал на фоне различных шумов и других побочных компонентов спектра излучения. Кроме того, он выполняет и функцию смесителя (на рис. 1.2 – смеситель II) в низкочастотном методе фазовых измерений. С помощью такого смесителя информационный сигнал преобразуется в низкочастотный сигнал с частотой F, которую имеет и опорный сигнал, поступающий в фазометр. Фазометрическое устройство, в которое поступает как опорный, так и информационный сигнал, служит не только для измерения разности фаз между этими сигналами, но и для предварительной обработки результатов измерений. В частности, применяемые в электронных тахеометрах цифровые фазометры в сочетании с встроенными в дальномер микропроцессорами, позволяют автоматически на цифровом табло получать полное значение расстояния с коррекцией за метеоусловия и другие факторы. [1] Практически все светодальномеры в электронных тахеометрах работают по одному принципу. Модулированный свет, выходя из излучателя в положение ОКЗ, светит напрямую в приемник. В положении «Дистанция» свет выходит до отражателя, возвращается обратно, регулируется автоматическим светофильтром и попадает в приемник. Процессор дальномера выдает команду переключателю «ОКЗ-дистанция» в нужное время пустить свет по нужному каналу. Так работают и аналоговые, и цифровые светодальномеры. В результате получается информационный сигнал о значении измеряемой линии. Любой дальномер работает только тогда, когда канал передачи будет сообщен каналу приема и привязан к визирной оси зрительной трубы тахеометра. Знание этих принципов дает массу возможностей для диагностики и ремонта дальномерной части тахеометров. Но, применяя одни и те же принципы, каждое конструкторское бюро, завод-изготовитель, могут использовать их абсолютно по-разному. В светодальномере главное – излучатель и приемник, остальное выполняет вспомогательные функции. При измерении линии приёмник и излучатель работают без перерыва. Задача процессора переключателем «ОКЗ- дистанция» направить свет в нужное русло. Зная о том, что приемник капризен и может работать только на свете определенной силы, процессор услужливо заставляет вращаться светофильтр на нужное приемнику затемнение, получая от него информацию по обратной связи. Поскольку в приборах очень мало места, большинство заводов пускает свет через световоды. Некоторые заводы обходятся без них. [12].
|
