|
Импульсно-фазовый гетеродинный способ является дальнейшим развитием низкочастотного способа фазовых измерений. Отличительная особенность его состоит в том, что гармонические колебания, возбуждаемые генераторами масштабной 1 и вспомогательной 6 частот (рис. 1.4) преобразуются в остроконечные импульсы с помощью введенных в схему формирователей импульсов 2 и 7. Такое преобразование позволяет реализовать импульсный режим работы источника оптического излучения. Период следования импульсов TM связан с масштабной частотой fM соотношением (1.9) После прохождения измеряемого расстояния в прямом и обратном направлениях эти импульсы отстают во времени относительно опорных на величину . Так как значение τ во много раз превышает период повторения TM, то так же как и при фазовых измерениях возникает неоднозначность определения величины τ, а следовательно, и расстояния D, обусловленная тем, что дальномером измеряется запаздывание относительно ближайшего опорного импульса (см. рис. 1.4). Полное же время прохождения сигнала (1.10) где N – число полных периодов повторения TM, содержащееся в величине τ, требуется определить дополнительными способами. Рис. 1.4 Функциональная схема импульсно-фазового гетеродинного дальномера Для измерения величины с необходимой точностью в схеме предусмотрено гетеродинирование, т.е. понижение частоты следования импульсов. Задача решается за счет использования схем совпадения 4 и 8 и генератора вспомогательной частоты (гетеродина) 6, выполняющих роль смесителя в сочетании с гетеродином в низкочастотном фазовом методе. Период повторения гетеродинных импульсов Tг отличается от периода повторения масштабных импульсов на небольшую величину. Импульсные сигналы на выходах схем совпадения возникают только в случае совпадения во времени импульсов, поступающих от масштабного генератора и гетеродина. При этом, как и в низкочастотном фазовом методе, частота повторения F импульсных сигналов на выходах схем совпадения равна . (1.11) Так как (1.12) то (1.13) где - период повторения импульсов на выходах схем повторения. Информационный импульсный сигнал на выходе схемы совпадения 8 (рис. 1.4) запаздывает относительно опорного сигнала на величину , которую измеряют электронным цифровым фазометром 5. Для установления взаимосвязи между величиной с измеряемым расстоянием D, используем свойственное низкочастотному способу соотношение (1.14) где и - разность фаз между информационным и опорным сигналами соответственно на входах и выходах смесителей. Сущность соотношения (1.14) состоит в том, что при преобразовании с помощью гетеродина частоты информационного и опорного сигналов разность фаз низкочастотных сигналов на выходах смесителей равна разности фаз высокоточных сигналов на входах смесителей. Учитывая, что эквивалентные разности фаз в рассматриваемой схеме (1.15) величина запаздывания будет связана со значением соотношением (1.16) Из формулы (1.16) следует, что измеряемое фазометром запаздывание (временной сдвиг) при преобразовании частот увеличивается пропорционально отношению , называемому коэффициентом преобразования, величина которого в современных светодальномерах равна . Это позволяет уменьшить примерно в раз влияние временных нестабильностей в приёмном, опорном и других каналах светодальномера на точность измерения расстояния. Величина становится как бы растянутой в раз, в результате чего во столько же раз может быть уменьшена частота повторения счетных импульсов в электронном цифровом фазометре при сохранении разрешающей способности дальномера на прежнем уровне, соответствующем отсутствию преобразования частоты повторения импульсных сигналов. Из формулы (1.16) имеем Подставив в выражение (1.17) величины формулу (1.10) и (1.16), получим формулу измерения расстояния D импульсно-фазовым гетеродинным способом (1.17) (1.18) В современных условиях в светодальномерах и электронных тахеометрах масштабная частота fM чаще всего равна 15 МГц, а разностная частота F, на которой выполняются измерения, 1,5 МГц, т.е. Формулу (1.11) можно записать в более наглядном виде: , (1.19) где - частота периода. Импульсно-фазовый гетеродинный способ измерения расстояния реализован в современных электронных тахеометрах как отечественных, так и зарубежных производителей. [1]
|
