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

применение такой схемы, когда каждый последующий каскад настроен на большую частоту, чем предыдущий. С этой целью используют каскады, работающие в режиме удвоения частоты. Для уменьшения числа радиоламп часто буферный каскад явля­ ется одновременно и удвоителем частоты, а радиолампа буфер­ ного каскада работает в режиме отсутствия сеточных токов. Если диапазон изменения частоты задающего генератора не превыша­ ет 10%|, т 0 в анодной цепи буферного каскада можно применять полосовой фильтр с фиксированной настройкой вместо контура, перестраиваемого сопряженно с контуром задающего генератора.

Усилитель мощности (выходной каскад) должен обеспечивать получение напряжения высокой частоты такой амплитуды, кото­ рая необходима для нормальной работы конденсатора Керра. При изменении ширины щели конденсатора Керра от 0,4 до 0,6 мм и длине электродов около 6 мм амплитудное значение переменного напряжения должно быть в пределах 800—1800 В. Как правило, конденсатор Керра подключается параллельно анодному контуру усилителя мощности, составляя часть его ем­ кости. Колебательная мощность Р, отдаваемая выходным каска­ дом, может быть подсчитана по формуле

Особенностью усилителя мощности является наличие в нем подстроечного конденсатора, необходимого для настройки конту­ ра в резонанс из-за изменения нагрузки (изменения емкости конденсатора Керра при разогревании, достигающего 3—5 пФ при емкости конденсатора Керра 10—20 пФ). Как видно из при­ мера, выходной каскад должен обладать значительной мощно­ стью, причем более 3 Д расходуется на питание конденсатора Керра.

Диэлектрические (т- е. тепловые) потери мощности в конден­ саторе Керра на переменном токе-могут быть подсчитаны по формуле

73

Например, при £/=1400 В, f=107 Гц; С = 20 пФ = 20-10-1 2 Ф и tg6 = 2,5 - Ю - 3 диэлектрические потери мощности составляют Р = 14002 -6,28-20-10-,2 -2,5-10-3 = 6 Вт, а при двух конденсаторах Керра — около 12 Вт.

Выделение такой, сравнительно большой, мощности приводит к разогреванию конденсаторов и как следствие — к уменьшению постоянной Керра и глубины модуляции. При работе зимой вы­ деляемое тепло полезно, так как препятствует замерзанию нитро­ бензола (точка замерзания нитробензола + 6°).

Термостат^

РИС. 11.17. Блок-схема генератора модулирующего напряжения на фиксированных частотах

Генератор модулирующего напряжения на фиксированных частотах применяется в светодальномерах с различными типами модуляторов. Блок-схема такого генератора дана на рис. 11.17. Отличительной ее особенностью по сравнению с предыдущей схе­ мой является применение в задающем генераторе в качестве первичных источников колебаний кварцевых резонаторов на раз­ личные частоты. Включение их при наблюдениях производится поочередно. С целью стабилизации частоты кварцевые резонато­ ры помещены в термостат.

При использовании в качестве модулятора ячейки Керра при­ меняются все три каскада генератора, что обусловлено необхо­ димостью получения высокого напряжения и определенной мощ­ ности. При использовании в качестве модулятора полупроводни­ ковых источников рекомбинационного излучения (ПИРИ) в задающем генераторе вместо радиоламп могут применяться транзисторы. При этом необходимость в усилителе мощности отпадает, так как необходимое модулирующее напряжение (1,5— 2 В) может быть получено непосредственно с выходного контура буферного каскада.

Генератор поляризующего напряжения характерен для светодальномеров с ячейкой Керра. По абсолютному значению поля­ ризующее напряжение должно быть больше амплитудного зна­ чения модулирующего напряжения.

При визуальных наблюдениях при определенном соотношении поляризующего и переменного напряжений можно получить наи-

74

более остро выраженные экстремумы светового потока, что спо­ собствует повышению точности измерения расстояний (см. рис. 11.13). Один из способов получения поляризующего напряжения заключается в том, что часть высокочастотного модулирующего напряжения с усилителя мощности отводится в высоковольтный выпрямитель (см. рис. 11.16), сглаживается фильтром и последо­ вательно с анодным напряжением подается на конденсаторы Кер­ ра. Значение поляризующего напряжения в этом случае равно сумме амплитуды модулирующего и анодного напряжений. Недо­ статок этого способа — невозможность плавного изменения поля­ ризующего напряжения в некоторых пределах, что бывает необ­ ходимо при оптимизации режима напряжений при наблюдениях

го изменения фазы модулирующего напряжения на 180° при осу­ ществлении наблюдений парафазным способом [см. формулу (11.38)]. Следует отметить, что формирование напряжения пря­ моугольной формы порядка 2—3 кВ, необходимое для парафазного способа наблюдений, связано со значительными трудностя­ ми.' Поэтому обычно применяют напряжение трапецеидальной формы (рис. 11.18), получаемое в результате амплитудного огра­ ничения напряжения синусоидальной формы независимо работа­ ющего генератора. Мощность, потребляемая конденсатором Кер­

няется визуальная и фотоэлектрическая индикация светового

75

потока. При визуальном способе наблюдений фазовые соотноше­ ния оцениваются по зрительному ощущению наблюдателя. При фотоэлектрическом — по значению фототока, вызываемого полез­ ным световым сигналом.

иных нервных волокон различают «колбочковое» — дневное зре­ ние и «палочковое» — ночное.

Общий диапазон освещенностей на зрачке, при которых воз­ можна работа человеческого глаза, составляет от 10~8 до 103 лк. Максимальная чувствительность колбочек приходится на длину волны 556 нм (желто-зеленый цвет); максимальная чувст­ вительность палочек — 507 нм (зелено-голубой цвет) (рис. 11.19). При работе со светодальномером освещенность на сетчатке, обу­ словленная полезным световым сигналом, меняется и в зависи­ мости от расстояния, прозрачности атмосферы и других факто-

76

ров, находится в пределах от Ю - 6 до 1 лк. Если освещенность больше оптимальной, то диафрагмированием оптической системы ее можно уменьшить до желаемых пределов.

При измерении больших расстояний ночью работает смешан­ ное зрение; небольших расстояний ночью и днем — колбочковое зрение. Таким образом, в зависимости от условий наблюдений положение максимума спектральной чувствительности глаза не­ постоянно, что приводит к возникновению небольшой по величине субъективной ошибки.

Инерционность зрительного восприятия характеризуется пос­ тоянной времени глаза. При большой освещенности постоянная времени около 0,03 с, при малой — до 0,25 с. Адаптация — изме­ нение чувствительности глаза — связана с изменением диаметра зрачка и переходом от колбочкового. зрения к палочковому. Темновая адаптация требует большего времени, чем световая.

Для оценки точности визуальных измерений нужно знать раз­ решающую способность глаза по амплитуде или так называемую «контрастную чувствительность». На рис. 11.19, б приведена кри­ вая контрастной чувствительности в зависимости от освещенно­ сти на зрачке глаза. Как следует из рисунка при освещенности в пределах 1 0 _ 3 — Ю - 4 лк контрастная чувствительность составляет около 2% по отношению к суммарному световому потоку. Для сравнения укажем, что освещенность такого порядка создается световым потоком от Венеры в ее максимальной фазе.

Весьма важным для характеристики визуальных наблюдений является психо-физиологический закон Вебера-Фехнера, согласно которому при изменении освещенности в геометрической прогрес­ сии субъективные ощущения изменяются в арифметической про­ грессии. Так, если оптимальная освещенность на зрачке, создан­ ная полезным световым сигналом, изменяется в 10 раз в большую или меньшую сторону, то точность наблюдений остается, практи­ чески, постоянной. Действие закона. Вебера—Фехнера нашло свое проявление в независимости фазовой ошибки светодальномерных измерений от расстояния.

Для определения длины волны света, при которой имеет мес­ то максимум спектральной чувствительности глаза [Ад, в формуле [(1.3)], нужно перемножить ординаты (см. рис. 11.19,а), соответ­ ствующие избранным значениям длины волн. Такое перемноже­

лее длинных волн. Поскольку при визуальных наблюдениях ра­ ботает смешанный-аппарат колбочко-палочкового "зрения, для расчета показателя преломления п [см. (П.2)] принимается мак­ симум спектральной чувствительности, равный 560 им.

При использовании в визуальных светодальномерах монохро­ матических источников света показатель преломления должен рассчитываться для длины волны этого излучения.

77