Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Работа светодальномеров, использующих фазовый метод из­мерений, основана на принципах, изложенных в § 4. Вследствие малой расходимости излучения — с учетом влияния атмосферы и параметров аппаратуры — на другом конце измеряемой дис­танции достаточно установить пассивный отражатель.

Обобщенная блок-схема фазового светодальномера показана на рис. 43. Излучаемый источником непрерывный световой по­ток пропускается через модулятор, который управляется на­пряжением от генератора с достаточно высокой стабильностью частоты и модулирует свет. Задаваемые этим генератором модуляционные частоты являются масштабными частотами (см. § 4). В светодальномерах применяются два вида модуля­ции света: поляризационная и амплитудная. Напомним, что при

Рис. 44.

Ход луча в призменном отража

теле

поляризационной модуляции периодически (с частотой моду­лирующего напряжения) изменяется состояние поляризации света, выходящего на дистанцию (форма эллипса поляризации), а при амплитудной модуляции периодически изменяется интен­сивность света. При помощи оптической системы модулирован­ный световой поток коллимируется и направляется на конеч­ный пункт трассы. Оптическая система представляет собой линзовый или зеркальный телескоп, имеющий, несмотря на боль­шое фокусное расстояние, небольшие размеры и массу. Моду­лированные колебания со скоростью света распространяются вдоль измеряемой дистанции. На удаленном ее конце свет от­ражается отражателем. В качестве отражателя можно исполь­зовать зеркала или зеркально-линзовые системы, однако чаще всего применяются уголковые призмы (трипель-призмы) с по­перечником до 70 мм. Такая призма представляет собой стек­лянную трехгранную пирамиду (тетраэдр), все три грани кото­рой составляют между собой углы 90° (рис. 44). Свет входит со стороны основания пирамиды, последовательно отражается от всех трех граней и через основание выходит из отражателя. Замечательное свойство призменного отражателя состоит в том, что если углы между гранями точно равны 90°, выходящий из отражателя луч строго параллелен входящему, и свет отража­ется в том же направлении даже при развороте отражателя до 30°. Разумеется, отражатель не может быть изготовлен иде­ально; отклонение угла между гранями на 2" может привести

к отклонению направления отраженного света на 10—12", т. е. на 1 м при длине трассы 20 км. При коротких трассах отклоне­ние может оказаться недостаточным для того, чтобы отражен­ный свет попал в приемную оптическую систему, если оси при­емной и передающей систем разнесены (при длине линии 200 м отклонение составит 1 см). Поэтому для различных длин линий нередко применяют призмы с различными, специально изготов­ленными с отклонением от 90° углами или с оптическими клинь­ями, обеспечивающими необходимое разнесение световых пуч­ков. Коаксиальная приемно-передающая оптическая система пригодна для измерения как больших, так и малых расстояний, однако обладает меньшей эффективной площадью апертуры.

Для больших расстояний используются отражатели в виде набора уголковых призм в общем корпусе.

В точке приема свет через приемную оптическую систему (см. рис. 43) попадает на приемно:фазометрическое устройство. Последнее в разных типах дальномеров может строиться раз­личным образом, но с функциональной точки зрения оно обя­зательно содержит приемник света и фазометр с индикатор­ным устройством. В фазометре осуществляется измерение разности фаз двух сигналов, один из которых поступает от генератора непосредственно (опорный сигнал), а другой — после прохождения расстояния до отражателя и обратно. Фа­зометр может быть аналоговым или цифровым (стр. 159). Основной частью аналогового фазометра является фазовый де­тектор— устройство, выходной сигнал которого зависит от раз­ности фаз, входных сигналов и, следовательно, от измеряемого расстояния.

В некоторых дальномерах прежних образцов индикация раз­ности фаз производилась визуальным способом (по наблюдае­мой глазом интенсивности света); в прнемно-фазометрических устройствах современных приборов производится фотоэлектри­ческое преобразование светового сигнала при помощи фотоэлек­тронного умножителя (ФЭУ) или другого фотоприемника (см. § 13).

Из-за нестабильности электронных компонентов фазовый сдвиг сигналов за время измерений может меняться на ве­личину, достигающую (в пересчете на расстояние) несколь­ких дециметров в час. Влияние этого фазового дрейфа компенсируется посредством включения линии оптического ко­роткого замыкания (ОКЗ); выходящий из модулятора свет при помощи зеркал, призм или световодного кабеля направля­ется из передатчика сразу в приемник, минуя измеряемую ди­станцию. Линия ОКЗ, называемая также оптической калибро­вочной линией, представляет собой своего рода «внутреннюю» дистанцию, встроенную в прибор, и поэтому может быть изме­рена таким же образом, как и «внешняя» дистанция. Влияние дрейфа компенсируется при определении разности длин «внеш­ней» и «внутренней» дистанций (см. стр. 163), причем тем

Лучше, чем короче промежуток времени между измерениями обеих дистанций. Быстрое чередование измерений можно осу­ществить, например, при помощи вращающегося обтюратора. В приборах ранних образцов переключение на линию ОК. З обычно производится вручную, а разность между «внешней» и «внутренней» дистанциями вычисляется в полевом журнале. В современных приборах этот процесс автоматизирован (вклю­чая определение разности).

Все многообразие светодальномерных схем в принципе можно свести к двум основным типам. Схемы первого типа ха­рактеризуются тем, что фазовое детектирование производится на той же высокой частоте, с которой модулируется свет. Схемы второго типа — это схемы с преобразованием частоты, т. е. гетеродинные схемы. В этом случае фазовые измерения выполняются на частоте, которая намного ниже частоты моду­ляции, света и образуется при помощи гетеродинирования (см. § 1, стр. 16—17).

Комментарии запрещены.