Файл: Новая геодезическая техника и ее применение в строительстве учеб. пособие.pdf

69

анализатором. При наложении напряжения кристалл становится двуосным (анизотропным); вошедший в него луч расщепляется

место интерференция двух лучей и в зависимости от приобретемной разности фаз W сквозь анализатор проходит составляющая в плоскости его оси. Диаграмма изменения характера поляри­ зации дана в верхней части рис. 11.14.

Достоинством модулятора на кристаллах ADP и KDP являет- _ ся малая инерционность продольного электро-оптического эффек­ та, позволяющая осуществлять модуляцию света до частот в де-

прочность и гигроскопичность. Оптические поверхности этих кри­ сталлов требуют защиты от воздействия атмосферной влаги.

Модуляторы на пьезокристаллах пока уступают в технологич­ ности изготовления жидкостной ячейке Керра. В отечественных, светодальномерах они пока не применяются.

Модулятор с дифракцией света основан на создании в опти­ чески прозрачной среде упругих продольных волн, вызывающих периодическое по пространству изменение показателя преломле­ ния. Параллельный поток света при своем распространении а такой среде дифрагирует на неоднородностях коэффициента пре^ ломления. Образуется ряд максимумов излучения с разными направлениями светового потока. Суммарная интенсивность па всем максимумам постоянна и равна интенсивности падающего, света. Распределение же энергии по максимумам зависит от интенсивности упругой волны. Дифракционный модулятор можетбыть осуществлен при использовании жидкой и твердой (кри­ сталлической) среды.

Наиболее выгодным оказалось использование твердой сре­ ды — кристаллов с пьезоэффектом — и создание в них стоячих; упругих волн за счет резонансных колебаний самого кристалла.. При этом значительно снижается мощность генератора модули­ рующего напряжения и возрастает глубина модуляции светового-. потока. На рис. 11.15. изображена принципиальная схема кри-- сталлического дифракционного модулятора.

70

Световой поток с помощью оптической системы формируется в параллельный и направляется в кристалл кварца А'-среза в нап­ равлении, перпендикулярном к направлению распространения в нем упругих волн. Размеры кристалла, его температура, частота возбуждения и т, п. подбираются такими, чтобы в нем образова­ лось стоячее волновое поле, возникающее и исчезающее каждые_ полпериода. Например, при использовании в качестве кристалла

Если стоячего поля нет, то световой поток проходит кристалл без изменений и небольшая часть его проходит через отверстие диафрагмы. При возникновении стоячего поля свет дифра-

V U

/Сопряженная настройка , /

контуроб

Высоко

вольтный

выпрямители

ДДДД Анодное напряжение

Рис. 11.16. Блок-схема генератора модулирующего напряжения с плавным диапазоном частоты

гирует и образуется ряд максимумов 0-го, 1-го, 2-го и т. д. поряд­ ков. При переменном поле дифракционные максимумы пульси­ руют, т. е. модулируют по амплитуде с удвоенной частотой воз­ буждения. С помощью диафрагмы выделяется один из максиму­ мов (обычно нулевого порядка), который и используется далее для измерений. Одновременное использование нескольких макси­ мумов невозможно; так как все они имеют разную фазу моду­ ляции.

К числу достоинств кристаллического дифракционного моду­ лятора относится отсутствие поляризующих устройств, что уве­ личивает световой поток, по сравнению с ячейкой Керра и ячей­ кой Поккельса, в 2—3 раза. К недостаткам — возможность воз-

71

буждения кристалла и модуляции только на одной частоте. При необходимости иметь в светодальномере несколько фиксирован­ ных частот (для разрешения многозначности), нужно иметь ко­ личество кристаллов, равное количеству частот. Скорость распро­ странения упругих волн в кристалле сильно зависит от его тем­ пературы; изменение температуры на 2—3° приводит к срыву модуляции. Поэтому кристаллы помещают в термостат, что в целом делает конструкцию модулятора технически сложной.

Генераторы. В светодальномерах используются разные по на­ значению и устройству генераторы. Особенности схем генерато­ ров зависят от того, какой принцип разрешения многозначности применен в светодальномере. Существенное влияние на схемы генераторов оказывает также и применяемый модулятор света.

Генератор модулирующего напряжения с плавным диапазо­ ном частоты применяется пока только в светодальномерах с ячей­ кой Керра (СВВ-1, ТД-1, СТ, «Кристалл» и др.). Как было ска­ зано ранее, модулирующее напряжение должно состоять из двух слагаемых: переменного напряжения Um sin со^ и поляризующего напряжения Е0. Величины Um и Е0 определяются значением кри­ тического напряжения Ет конденсатора Керра и выбранным ре­ жимом работы.

В общем случае генератор должен состоять из следующих узлов: задающий генератор, буферный каскад и умножитель час­ тоты, а также усилитель мощности (рис. 11.16). На этом же ри­ сунке схематически показаны и диаграммы напряжений. Нали­ чие нескольких каскадов обусловлено необходимостью получения высоких модулирующих напряжений, устранения склонности всей схемы к самовозбуждению и уменьшению влияния измене­ ния нагрузки выходного каскада (усилителя мощности) на часто­ ту задающего генератора.

отсчета частоты, уход частоты составлял не более 2 -10- 6 - Изме­ нение частоты достигается применением конденсаторов перемен­ ной емкости или изменением индуктивности колебательного кон­ тура. Сравнительно просто удается получить изменение частоты в пределах 8—10%ют номинального ее значения.

Для задающего генератора используются радиолампы с ме­ ханически прочной конструкцией и мало изменяющие свои внутриламповые. емкости при нагревании. Задающий генератор обычно имеет сопряженную настройку с усилителем мощности.

Буферный каскад отделяет задающий генератор от всех ос­ тальных каскадов схемы и служит для ослабления влияния изменения нагрузки усилителя мощности на частоту задающего генератора. Радикальный способ устранения самовозбуждения —

72