5.1 Загальна функціональна схема віддалеміра 2-го, і 3-го поколінь.
Загальна функціональна схема віддалемірів другого і третього поколінь.
5.2 Віддалеміри 3-го покоління.
Віддалеміри 3-го покоління відрізняються від віддалемірів 2-го покоління, в основному тим, що в них замість аналогового, використовується цифровий фазометр , який вимірює різницю фаз коливань після зниження їх частоти способом гетеродинування. Але ця, на перший погляд , незначна різниця істотно змінила віддалемірну техніку, дала змогу перейти на економний імпульсний режим роботи та автоматизувати процес вимірювань і режим опрацювання. Це стало можливо завдяки тому , що процес вимірювань цифровими фазометрами триває дуже малі проміжки часу , а результат вимірювання є в кодовій формі. У віддалемірах 2-го та 3-го поколінь використовують посереднє визначення фазових домірів (для частот , які потрібні для виключення багатозначності ). У віддалемірах 3-го покоління генератор генерує коливання вимірювальних частот, потрібних для виключення багатозначності; отже фазові доміри виміряють безпосередньо. Передавач , приймач і ФВП віддалеміра монтують звичайно в одному блоці , який називається прийомопередавачем. Він і відбивач – основні блоки віддалеміра , які під час вимірювань встановлюють на кінцях вимірювальної лінії. Якщо у віддалемірі виміряну частоту змінювати плавно, то в його комплекті є частотовимірний пристрій. Якщо частоти змінити дискретно, тобто їх перемикають, тоді зменшення частот приводять в паспорті віддалеміра і частотомір не потрібний. Прийомопередавач, а також частотомір (коли він є), живляться від акумулятора або бензоагрегата через перетворювач і розподільник напруги.
Лекція 6.
Джерела світла світловіддалемірів.
6.1 Електромагнітні хвилі оптичного діапазону
Електромагнітні хвилі оптичного діапазону у світловіддалемірів є несучими коливаннями, на яких розповсюджуються вимірювальні коливання між прийомопередавачем і відбивачем. У перших світловіддалемірах джерелом несучих коливань були лампи розжарювання, пізніше стали використовуватись також газорозрядні лампи. У сучасних світловіддалемірах джерелами світла служать лазери і світлодіоди. Для світловіддалемірів важливими характеристиками джерел світла є потужність випромінювання і його спрямованість, розміри поверхні випромінювання, спектральний склад випромінювання світлового потоку, потужність живлення і простота обслуговування. Від потужності випромінювання джерела залежить радіус дії світловіддалемірів. У світловіддалемірів ,призначених для вимірювання коротких ліній , використовують джерела світла з невисокою потужністю випромінювання. Вони , як правило, вимагають і малої потужності живлення. До таких джерел належать світлодіоди і напівпровідникові лазери. Газові лазери, потужність випромінювання яких є більшою, використовують у світловіддалемірах з великим радіусом дії, призначеними в основному для вимірювання сторін ДГМ. Потужність випромінювання джерела світла вимірюється у Вт. Але нерідко її оцінюють за дією випромінювання на око людини, тобто в фотометричних одиницях. Людське око чутливе до електромагнітних хвиль з довжиною 0,4-0,76 мкм. При цьому його чутливість неоднакова до випромінювання різних кольорів і залежить від довжини хвилі випромінювання. Максимальна чутливість припадає на довжину 0,555 мкм, тобто на випромінювання жовтого кольору. У фотометрії відповідником потужності випромінювання є світловий потік. Одиниця світлового потоку є люмен. Для переходу від Вт до Лм використовують відносну спектральну чутливість ока К . Вона дорівнює відношенню чутливості ока до випромінювання з довжиною хвилі і його чутливість до випромінювання з довжиною хвилі 0 =0,555 мкм.
(6.1)
де Флм –світловий потік випромінювання з довжиною хвилі в Лм;
При 0=0,555 мкм К =1 і 1Вт =650Лм або 1Лм= 0,0016 Вт.
Не менш важливою характеристикою , ніж потужність, є спрямованість випромінювання джерела світла. Якщо випромінювання джерела світла має велику інтенсивність, але заповнює собою великий тілесний кут, то ми використовуємо з нього тільки ту невелику частину, яка збігається з напрямком від передавача на відбивач, тобто тільки невелику частину потужності випромінювання. Якщо ця спрямованість є високою, то практично вся випромінювальна енергія може бути використана. Оптична схема формує випромінювання у вузькоспрямований промінь тільки тоді, коли поверхня випромінювання джерела має мінімальну площу. В ідеалі вона повинна бути близькою до точки. Важливим фактором також є спектральний склад та широта спектрального випромінювання джерела. Для того щоб втрати світлової енергії були мінімальні, максимальна інтенсивність випромінювання повинна припадати на ту ділянку спектра, до якої має максимальну чутливість перетворювач світла у фотострум або індикатор світловіддалеміра, а також для якої атмосфера є максимально прозорою. Ідеально узгодити ці характеристики не вдається. Але до цього прямують. Перетворення світлового потоку у фотострум відбувається у ФЕП. Їх спектральна чутливість залежить від матеріалу, з якого виготовлений фотокатод. Так сурмяно-цезієві фотокатоди найбільш чутливі до голубого та зеленого випромінювання, а киснево-цезієві - до ультрафіолетового, червоного та інфрачервоного. Атмосфера найбільш прозора для червоного випромінювання. У світловіддалемірах бажано мати джерела світла з випромінюванням, близьким до монохроматичного, або з вузьким спектром випромінювання. Такі джерела, по-перше, дають можливість фільтрувати вузькосмуговими інтерференційними фільтрами того світлового потоку , що потрапив у приймач оптичної системи, виділити відбитий промінь, тобто корисний сигнал, тому що на них потрапляє не тільки відбитий світловий потік, а й розсіювання сонячного випромінювання та випромінювання сторонніх джерел. Здатність виділення корисного сигналу є дуже важливою , бо дає можливість працювати вдень.