Загальна функціональна схема СД 1-го покоління

У СД 1-го покоління використовують оптичні фазометри, які вимірюють різницю фаз на частоти модуляції світла. Основною частиною оптичного фазометра є модулятор, який працює синхронно з модулятором передавача. Модулятор фазометра називається демодулятором. Синхронність роботи модулятора і демодулятора полягає в тому, щоб їх частота роботи була однакова. Це забезпечується тим, що вони працюють під впливом напруги від одного генератора, а саме генератора випромінювання коливань. Крім цього обов’язково мусить бути відома різниця фаз α модулятора і демодулятора: де і - частоти роботи модулятора і демодулятора;

- фаза їх роботи;

- відома величина яка може бути змінною або постійною.

При виконані рівностей (4.2) сила сигналу після проходження через модулятор і демодулятор є функцією різниці фаз . Вона може мати, наприклад такий вигляд: , де А і В – коефіцієнти. Якщо визначити силу сигналу І то отримаємо потрібну різницю фаз . В цьому і полягає суть роботи фазометрів СД 1-го покоління. Силу сигналу на виході з демодулятора вимірює або регіструє індикатор. Ним може бути око спостерігача – тоді реєстрація є візуальною. Відповідно до цього СД 1-го покоління поділяють на дві групи: з візуальною та приладовою реєстрацію різниць фаз. При візуальній реєстрації роль демодулятора і модулятора виконують однакові пристрої, які модулюють світло або за інтенсивністю, або за формою еліпса поляризації. Візуально можна фіксувати лише екстремальні значення інтенсивності світла, тобто мінімуми або максимуми, які відповідають визначеним значенням фазових домірів, наприклад такі, які дорівнюють 0. для встановлення максимумів екстремальних інтенсивностей світла або потрібних значень фазових домірів найчастіше плавно змінюють виміри частоти, рідше – різницю фаз роботи модулятора і демодулятора, тобто α, слід відзначувати, що ВД 1-го покоління з візуальною реєстрацією різницю фаз мають просту будову, але зустрічаються вже рідко. Інколи візуальна реєстрація виконується для грубого виміру ліній (на приклад у СГ-3).

У віддалемірах з приладовою реєстрацією різниці фаз індикатором служить мікроамперметр, тому необхідно світловий потік перетворити в фотострум. Це можна зробити після його демодуляції (як у СГ-3) або перед нею (як у геодиметрі NASM2).

В першому випадку модулятором і демодулятором у в/д є однакові пристрої, які можуть модулювати як інтенсивність випромінювання, так і форму еліпса його поляризації. Перетворення світлового потоку після проходження демодулятора виконується за допомогою фотоелектричного помножувача (ФЕП). Якщо перетворення світлового потоку у фотострум проходить перед демодуляцією, то демодулювати треба струм, сила якого змінюється за гармонічним законом з частотою модуляції світла і фазою . Для перетворення у фазометрі відбитого світла потоку у фотострум і його демодуляції використовують ФЕП. В цьому варіанті в/д 1-го покоління світловий потік потрібно модулювати тільки за інтенсивністю.

У в/д з приладовою реєстрацією різниці фаз вимірювальна частота може змінюватися плавно або дискретно. Зараз поширені в/д 1-го покоління з приладовою реєстрацією, в яких світловий потік перетворюється у фотострум після демодуляції. При цьому застосовуючи модуляцію світла, тільки за формою еліпса поляризації. Процес вимірювань цими в/д вдалося значною мірою автоматизувати.

Лекція 5.

Світловіддалеміри 2-го і 3-го поколінь.

У с/в другого покоління в фазометрах використовують радіоелектронні аналогові фазометри. В них перед вимірюванням різниці фаз перетворюють відбитий модульований світловий промінь в струм, сила якого змінюється з частотою і фазою, що = частоті і фазі модуляції відбитого світлового потоку. Це перетворення відб. в ФЕП, тому у в/д 2-го покоління світло може бути модульованим тільки за інтенсивністю. Роль коливання з фазою, що = , виконує вимірювальна напруга, яку подають на фазометр.

Аналогові фазометри можуть точно вимірювати різницю фаз двох коливань на низьких частотах. Тому виникає необхідність зниження частоти прямого і відбитого коливань перед подачею їх на фазометр, що у в/д виконують способом гетеродинування. Він знижує частоти коливань. У цьому способі зберігається різниця фаз коливань, тобто різниця фаз коливань після зниження їх частоти є такою ж, як перед зниженням. Для гетеродинування у ФЕП потрібно мати допоміжний генератор, який називається гетеродином, і 2 змішувачі: опорний і сигнальний. Частота гетеродина є близькою до вимірювальної частоти. Різницю цих частот вибирають такою, на якій найкраще працює фазометр, застосований у в/д. це, частіше, є низька частота, що = декільком кГц. На опорний змішувач подають коливання з генератора вимірювання напруги і з гетеродина. З опорного змішувача отримують коливання низької різничної частоти, фаза яких є прямо пропорційною до фази . Сигнальний змішувач зміщує коливання з ФЕП та з гетеродину. З цього змішувача виділяють коливання з частотою, яка = різниці частот вимірювальних коливань, отримуваних з ФЕП, і коливань гетеродину, тобто такої ж частоти, як з опорного змішувача. Їх фаза є прямо пропорційною до фази . Фазометр визначає різницю фаз коливань з опорного і сигнального змішувачей, які = .