Фазовимірні пристрої

Одним з ключових вузлів кожного фазового віддалеміра є фазовимірний пристрій або фазометр. З його допомогою вимірюють різницю фаз між інформаційним, що повернувся з дистанції, і опорним сигналами. За різницею фаз визначають вимірювану віддаль, згідно основної формули:

Безперечно, що головною вимогою для кожного фазометра є забезпечення високої точності вимірювання фазового кута. Наступною вимогою є здатність не реагувати на перешкоди, що поступають з дистанції разом з інформаційним сигналом. Важливо, щоб фазометр був малих розмірів, простим за конструкцією та економічним за споживанням енергії.

Д ля сучасних фазометрів дуже важливо пристосувати їх до використання в схемах, що повністю автоматизують процес. Але де процес вимірювань спрощений, перевагу віддають фазометрам з градуйованим індуктивним фазообертачем і фазовим детектором. Схема проста, надійно захищена від зовнішніх перешкод. Там, де застосовують повну автоматизацію, працюють електронні цифрові фазометри. Це ускладнює всю електронну схему віддалеміра. Більшість їх застосовують у сучасних електронних тахеометрах.

Узагальнена схема фазового світловіддалеміра

Позначення:

Світловий (лазерний) промінь == == == == == == == ==

Електричні канали – – – – – – – – – – – – –>

1 - Джерело випромінювання.

2 - Модулятор оптичного випромінювання.

3, 10 - Передавальна і приймальна оптичні системи.

4 - Гетеродин (допоміжний генератор).

5 - Змішувач .

6 - Кварцовий генератор масштабної частоти.

7 - Лінія ОКЗ.

8 - Змішувач .

9 - Фотоелектронний приймач – ФЕП.

11 - Фазометр.

12 - Призматичний відбивач.

Розглянемо призначення та вимоги до окремих складових сучасного світловіддалеміра. Передатчик забезпечує передачу поляризованого і модульованого світла вузьким пучком на віддалений відбивач. Це завдання вирішується за допомогою таких основних компонентів як: джерело світла, модулятор світла, генератор масштабної частоти та передавальна оптична система. Для підвищення надійності вимірів, приладова поправка постійно контролюється лінією оптичного короткого замикання (ОКЗ). Передавальна оптична система самостійно перемикається з дистанції на лінію ОКЗ. Передатчик має зв’язок з приймачем для проходження опорного (стартового) сигналу на фазометр. Для реалізації низькочастотного методу фазових вимірювань в схемі передбачені гетеродин, що генерує допоміжну частоту , та змішувач  ( ).

Основне призначення приймальної частини світловіддалеміра є прийняття з дистанції, або по лінії ОКЗ, оптичного інформаційного сигналу, перетворення його в електричний і виконання фазового порівняння з опорним. Це завдання вирішують: приймальна оптична система, фотоелектронний приймач та фазовимірний пристрій.

В конструкції приймальної та передавальної оптичних систем є багато спільного, тому в сучасних світловіддалемірах їх об’єднують в один блок. Інформаційний сигнал оптичною системою спрямовується на фотоприймач. Він перетворює світлову енергію інформаційного сигналу в електричну. Фотоприймач одночасно є посилювачем і може виконувати функцію змішувача . Інформаційний сигнал масштабної частоти, змішуючись з допоміжною частотою гетеродина, перетворюється на низькочастотний з частотою F, яку мав і опорний сигнал при надходженні у фазометр. Фазометр, як відомо, в сучасних віддалемірах виконує не тільки свою функцію визначення різниці фаз, але виконує попереднє опрацювання серії результатів з винесенням на дисплей (цифрове табло) імовірного значення виміряної віддалі.