дальномер-тахеометр

Формула изобретения

Дальномер-тахеометр, содержащий генератор масштабных частот, выходом подключенный к излучателю, первый коммутатор, выходом соединенный с одним входом фотоприемника, другой вход которого подключен к выходу гетеродина, а выход соединен с входом усилителя-формирователя, первый и второй логические элементы, одними входами соединенные с выходом усилителя-формирователя, а другими входами подключенные к соответствующим выходам формирователя управляющих импульсов, последовательно соединенные генератор импульсов, ключ и первый счетчик, индикатор, отличающийся тем, что формирователь управляющих импульсов выполнен в виде делителя частоты, вход которого соединен с выходом генератора масштабных частот, и в него введены второй коммутатор, через который выход фотоприемника соединен с входом усилителя-формирователя, первый и второй преобразователи углового положения, выходами подключенные к второму и третьему входам второго коммутатора, первый регистр, первым входом соединенный с выходом первого счетчика, первый вход которого подключен к выходу первого логического элемента, второй счетчик, первым входом соединенный с выходом второго логического элемента, второй регистр, первым входом соединенный с выходом второго счетчика, решающий блок, первым и вторым входами соединенный с выходами первого и второго регистров, а выходом с входом индикатора, и времязадающий делитель, вход которого подключен к другому выходу генератора импульсов, а выходы соединены с вторым и третьим входами первого и второго регистров, управляющими входами первого и второго коммутаторов, ключа, решающего блока, первого счетчика и второго счетчика, второй вход которого подключен к выходу ключа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области геодезического приборостроения и может быть использовано для измерений в маркшейдерии, геодезии, строительном деле.

Известно устройство для измерения расстояния, содержащее генератор масштабных частот, излучатель, коммутатор измерительного и опорного каналов, фотоприемник, гетеродин, усилитель-формирователь и цифровей фазометр, содержащий генератор счетных импульсов, ключ, триггер, два логических элемента генератор управляющих импульсов, причем выход триггера соединен с электронным ключом, а входы подключены к выходам логических элементов, входы которых соединены с усилителем-формирователем и генератором управляющих импульсов/1/.

Недостатком данного устройства является ограниченные функциональные возможности из-за невозможности автоматического измерения направления на отражатель.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет автоматического измерения направления на отражатель.

Цель достигается тем что дальномер-тахеометр содержит генератор масштабных частот, излучатель, входом соединенный с выходом генератора масштабных частот, гетеродин, коммутатор, фотоприемник, первый и второй входы которого соединены с выходами коммутатора и гетеродина соответственно, усилитель-формирователь, первый и второй логические элементы, первыми входами соединенные с выходами усилителя-формирователя, последовательно соединенные генератор импульсов ключ и первый счетчик, первый вход которого подсоединен к выходу ключа, решающий блок, времязадающий делитель, первый и второй регистры, информационные входы которых соответственно соединены с выходами первого и второго счетчиков, а выходы с первым и вторым входами решающего блока, делитель частоты, входом подсоединенный к выходу генератора масштабных частот, а первым и вторым выходами к вторым входам первого и второго логических элементов, соответственно, причем вход времязадающего делителя соединен с выходом генератора импульсов, а выходы с управляющими входами коммутатора, ключа, первого и второго счетчиков вторыми входами первого и второго регистров решающего блока, выход которого соединен с входом индикатора, выходы первого и второго логических элементов соединены с вторыми входами первого и второго счетчиков, соответственно, а третьи входы первого и второго регистров соединены с выходами времязадающего делителя, второй коммутатор, входами соединенный с выходами первого преобразователя углового положения, фотоприемника, второго преобразователя углового положения и времязадающего делителя, а выходом с усилителем-формирователем.

На фиг.1 приведена структурная схема дальномера-тахеометра.

На фиг.2 временные диаграммы, поясняющие его работу.

На фиг.3 блок-схема алгоритма работы решающего блока.

Дальномер-тахеометр содержит генератор масштабных частот 1, выходом соединенный с излучателем 2, коммутатор 3, выходом соединенный с входом фотоприемника 4, вход которого соединен с выходом гетеродина 5, усилитель-формирователь 6, генератор импульсов 7, выходом соединенный с входом ключа 8, времязадающий делитель 9, делитель частоты 10, решающий блок 11, индикатор 12, первый и второй логические элементы 13,14, первый и второй счетчики 15,16, первый и второй регистры 17,18, второй коммутатор 19, первый и второй преобразователи углового положения 20,21. Вход времязадающего делителя 9 соединен с выходом генератора импульсов 7 а выходы с входами коммутатора 3, ключа 6, первого и второго счетчиков 15,16, вторыми входами первого и второго регистров 17, 18, решающего блока 11, выход которого соединен с входом индикатора 12, выходы первого и второго логических элементов 13,14 соединены с вторыми входами первого и второго счетчиков 15,16, соответственно, а третьи входы первого и второго 17,18 регистров соединены с выходами времязадающего делителя 9. Входы первого и второго счетчиков 15,16 соединены с выходом ключа 8.

Делитель частоты 10 входом подсоединен к выходу генератора масштабных частот, а первым и вторым выходами к вторым входам первого и второго логических элементов, соответственно. Второй коммутатор 19 входами соединен с входами первого преобразователя углового положения 20, фотоприемника 4, второго преобразователя углового положения 21, времязадающего делителя 9, а выходом с входом усилителя-формирователя 6, выход которого соединен с первым и вторым логическими элементами 13,14.

Устройство работает следующим образом.

Генератор масштабных частот вырабатывает высокочастотное колебание, которое модулирует излучатель 2. Модулированный световой поток может поступать двумя путями: непосредственно на первый вход коммутатора 3 и после отражения от объекта на второй вход коммутатора 3.

Коммутатор 3 за счет команд, поступающих на управляющий вход времязадающего делителя 9 поочередно подсоединяет к фотоприемнику 4 уходящий и пришедший сигналы

Фотоприемник 4 преобразует эти сигналы к частоте F с помощью частоты подставки гетеродина 5 так, что через второй коммутатор 19 на вход усилителя-формирователя 6 поступают пачки синусоид с частотой F, преобразуемые в прямоугольные импульсы /фиг.2, эп.1/, поступающие на первые входы первого и второго логических элементов 13 и 14.

Длительность пачек равна времени измерения и задается с времязадающего делителя 9.

На вторые входы первого и второго логических элементов 13 и 14 поступают импульсы с делителя частоты 10 /фиг.2 эп.2 и 3/, частота которых равна частоте измеряемого сигнала, а их взаимный сдвиг составляет четверть периода: импульсы являются опорными, относительно них определяется фазовый сдвиг сигнала с выхода коммутатора 3. Первый и второй логические элементы 13 и 14 реализуют функцию перемножения входных сигналов, результат /пачки импульсов/ используется для управления работой счетчиков 15,16 /фиг.2, эп.4 и 5/.

Счетчики 15 и 16 принимают эти группы и определяют суммарное количество счетных импульсов в них, поступающих в течение времени, определяемого временем команды, поступающей на первые входы с ключа 8 /фиг.2, эп.6/.

На управляющие входы первого и второго счетчиков 15 и 16 поступают с времязадающего делителя 9 импульсы, приводящие счетчики 15 и 16 в исходное состояние /фиг.2 эп.7/.

В моменты времени t₂ происходит параллельная перезапись содержимого счетчиков 15,16 в регистры 17,18 и затем обнуление счетчиков /фиг.2, эп.7.8/. Регистры 17,18 могут быть выполнены сдвиговыми с параллельной записью и последующим последовательным сдвигом информации ее счетчиков 15,16 на входы решающего блока 11, т. к. время обработки как правило. достаточно велико /фиг. 2, эп. 10.11.9/. Импульсы /фиг.2, эп.12/ от времязадающего делителя 9 поступает на решающий блок 11, синхронизируя его работу.

Фазовый сдвиг, необходимый для определения расстояния, находится в решающем блоке 11, как разность между фазовыми сдвигами, полученными в режиме измерения _и и калибровки _к /фиг. 2, эп.13/, которые отличаются только"положением "коммутатора 3:

_г= _и-_к

причем _и и _к определяются как:



где: А,В числа, накопленные в счетчиках 15,16 соответственно;

N суммарное количество импульсов генератора 7 за время постоянного наблюдения /t₂-t₁/.

Расстояние определяется как:



где: l- длина волны:

m целое число длин волн до объекта.

Длительность времени наблюдения /t₂-t₁/ и количество циклов измерения m определяется в конкретном случае, исходя из необходимой точности.

С целью обеспечения автоматической тахеометрической съемки в устройстве определяется направление на отражатель путем автоматического измерения горизонтального и вертикального углов. Для этого после окончания времени измерения расстояния r /фиг.2, эп.13/ сигналом управления от времязадающего делителя 9, второй коммутатор 19 соединяет выход первого преобразователя углового положения 20 с входом усилителя-формирователя 6 и гармонический сигнал частотой F с выхода первого преобразователя углового положения 20 поступает на усилитель-формирователь 6. В соответствии с описанной выше работой устройства, например в режиме калибровки в решающем блоке 11 определяется фазовый сдвиг v_г, значение которого равно измеренному горизонтальному углу на отражатель. Затем сигналом управления от времязадающего делителя 9 второй коммутатор 19 соединяет выход второго преобразователя углового положения 21 с входом усилителя -формирователя 6, на который поступает гармонический сигнал частотой F с выхода второго преобразователя углового положения 21. В соответствии с описанной выше работой устройства в решающем блоке 1 /фиг.3/ определяется фазовый сдвиг _в, значение которого равно изморенному вертикальному углу на отражатель. Длительность цикла работы устройства равна сумме времени измерения фазовых сдвигов _к, _и, _г, _в.

Генератор 1 масштабных частот представляет собой кварцевый генератор на частоту единицы-десятки МГц.

Коммутатор 3 в простейшем случае может быть выполнен в виде механической заслонки объективов с отражающей внутренней поверхностью.

Фотоприемник 4 содержит кроме фотоэлемента с усилителем, смеситель на единицы -десятки МГц и фильтр на метрическую частоту /например 10 кГЦ/.

Усилитель- формирователь 6 представляет собой ограничитель и элементы согласования с логическими микросхемами.

Времязадающий делитель 9 выполнен либо на сдвиговых регистрах, либо на счетчиках либо на счетчиках и ПЛМ /или ПЗУ/. Временные диаграммы на его выходах приведены на фиг.3 эп.7,8,9,10,11,12.

Делитель 10 частоты построен так, что сигналы на его выходах равны по частоте, но сдвинуты на 90^o.