DE1027889B - Mit modulierten Signalen arbeitender Entfernungsmesser - Google Patents

Description

• Mit modulierten Signalen arbeitender Entfernungsmesser Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ausschaltung von Fehlern in Geräten zur Eatfernuiigsmessung. die einen Sender zur Emission eines modulierten Signals. das über die zu ermittelnde Entfernung läuft und am Ort der Entfernung reflektiert wird und einen Emp fänger zum Empfang des reflektierten Signals sowie eine Einrichtung zum Vergleich des empfangenen mit dem gesendeten Signal enthalten. insbesondere in Gereiten zur elektrooptischen Entfernungsmessung unter Nrerwendung von moduliertem Licht. bei denen aus dem Vergleich der Phasenwinkel des gesendeten und des empfangenen Signals auf die Länge der vom Signal durchlaufenen Strecke geschlossell wird.
• Bei allen Verfahren und Einrichtungen dieser Art ist es erforderlich, daß beim Vergleich der vom Sender emittierten Strahlung und der vom Empfänger empfangenen, die am Ort der zu ermittelnden Entfernung reflektiert wurde. keine durch Änderung der Betri ebshediiigungen des Empfängers verursachten Fehler auftreten.
• So ist es z. B. bei Geräten. die nacll dem Phasenvergleichsverfahren arbeiten. erforderlich, daß weder sender- nodl empfängerseitig unbekannte Phasenverschiebungeii auftreten, die eine Vergrößerung oder Verkleinerung der vom Signal durchlaufenen Strecke vortäuschen. Derartige fehlerverursacllende Phasenverschiebungen treten beispielsweise in elektrooptischen Entfernungsmeßgeräten auf und werden zu einem großen Teil durch den in der Mehrzahl in diesen Geräten angeordneten und als Empfänger dienenden Photoelektronenvervielfacher verursacht. Auf Grund der sich mit den Betriebsbedingungen ändernden Laufzeit der Elektronen in dem Multiplier wird die Phase des empfangenen Signals um einen Betrag verschoben, der von der Veränderung der Retriel)sspannung des Multipliers abhängt.
• Da es nun aber schwer möglich ist, die Betriebsspannung dieses lichtempfindlichen Elementes ohne größeren apparativen Aufwand, der das Gerät unhandlich machen würde, so weit zu stabilisieren, daß die Änderungen der Betriebsspannung ohne Einfluß auf die Größe der erwünschten Fehlergrenzen ist, sind an elektrooptischen Entfernungsmessern Kompensations- und Kontrolleinrichtungen vorgeschlagen worden, die es gestatten, diese Fehler zu eliminieren.
• Derartige Einrichtungen haben Nachteile, die insbesondere darin bestehen, daß die Kompensation manuell auf Grund wiederholter Kontrollen vorgenommen werden muß und daß die Wirkungen der Betriebsspannungsschwankungen der Kontrolle des Beobachters im Verlauf des Meßvorganges entzogen sind.
• Es wird deshalb erfindungsgemäß ein Verfahren zur Ausselialtung von Fehlern in Geräten zur Entfer- nungsmessung, die einen Sender zur Emission eines modulierten Signals, das über die zu ermittelnde Entfernung läuft und am Ort der Entfernung reflektiert wird und einen Empfänger zum Empfang des reflektierten Signals sowie eine Einrichtung zum Vergleich des empfangenen mit dem gesendeten Signal enthalten, insbesondere in Geräten zur elektrooptischen Entfernungsmessung unter Verwendung von moduliertem Licht, bei der aus dem Vergleich der Phasenwinkel des gesendeten und des empfangenen Signals auf die Länge der vom Signal durchlaufenen Strecke geschlossen wird, vorgeschlagen. daß sich dadurch kennzeichnet, daß das vom Sender dem Vergleichsindikator zugeführte Signal hei durch Änderung der P,etriebsbedingungen des Empfängers eintretenden fehlerverursachenden Phasenverschiebungen in bezug auf seine Phasenlage in gleicher Weise wie das MeR-signal heeinflußt wird.
• Eine diesem Vorschlag entsprechende Einriclltullg zur Entfernullgsmessung ist geeignet, unter anderem den Einfluß der Betriebsspannungsschwankuugen auf daß Meßergebnis zu eliminieren, ohne daR laufend Kontrollmessungen vorgenommen werden müssen.
• Gleichzeitig werden infolge der symmetrischen Anordnung auch die Einflüsse auf das Meßergebnis beseitigt, die durch andere Teile des Gerätes, z. B. durch Kapazitäten oder Widerstände im Phasenindikationszweig der Einrichtung vermieden, die sich aus Temperaturabhängigkeiten dieser Schaltelemente od. dgl. ergeben.
• Zur näheren Erläuterung dienen die Ausführungsbeispiele der Fig. 1 und 2, aus denen auch weitere Merkmale der Erfindung hervorgehen.
• Die Fig. 1 beschreibt stark schematisiert die Bauelemente eines üblichen elektrooptischen Entfernungsmessers, der nach dem Prinzip des Phasenvergleichs arbeitet. In der Zeichnung sind nur die im Zusammenhang mit dem Gegenstand der Erfindung interessierenden Geräteteile, soweit sie für das funktionsmäßige Verständnis nötig sind, angedeutet. Ein moduliertes Lichtsignal verläßt den Sender 1, wird am Ort der zu messenden Entfernung reflektiert und wird vom Empfänger 2 der ein lichtempfindliches Element, z. B. einen Photoelektronenvervielfacher, enthält. empfangen. Die Phasenlage des Signals beim Verlassen des Senders und beim Empfang werden im Phasenindikator 3 in an sich bekannter Weise verglichen.
• Treten nun im Ablauf des Nilefivorganges Betriebsspannungsschwankungen am lichtempfindlichen Element des Empfängers 2 auf, so äußern sich diese Schwankungen der Betriebsspannungen in elektronischein Laufzeitänderungen, die zu Fehlmessungen beim Vergleich der Phasenlagen führen. Es wird deshalb nach dem Erfindungsvorschlag in die Zuleitung des vom Sender dem Phasenindikator zuzuführenden Vergleichssignals ein Organ 4 eingeschaltet, das diesem Signal die gleichen Laufzeitänderungen erteilt, wie sie durch das lichtempfindliche Organ der Empfängerseite dem Meßsignal bei Betriebsspannungsschwatlkungen erteilt werden. Zweckmäßigerweise wird hierzu ein zweiter Sekundärelektronenvervielfacher in die Zuleitung Sender - Phasenindikator eingeschaltet, der. beispielsweise nach Art einer normalen Verstärkerröhre mit einer Elektronenquelle versehen, durch das Vergleichssignal gesteuert wird. Es muß dabei jedoch beachtet werden, daß der Einfluß dieses Elementes auf die Phasenlage des Vergleichssignals die gleiche oder eine ähnliche Abhängigkeit von seiner Betriebsspannung aufweist wie der auf der Empfängerseite wirkende Multiplier. Es ist leicht einzusehen, daß, falls ein solches Gerät aus der gleichen Spannungsquelle versorgt wird wie der empfangsseitig wirksame Multiplier, sich die Einflüsse der Betriebsspannungsschwankungen auf die Phasenanzeige eliminieren. In der Fig. 1 sind die beschriebenen Verhältnisse durch eine gemeinsame Spannungsquelle 5 für den Empfänger 2 und den automatischen Phasenschieber 4 an gedeutet.
• Die Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform eines dem Erfindungsvorschlag entsprechenden Gerätes. In der Zeichnung wird ein Teil der vom Sender 1 emittierten Energie, wobei es für das Verfahren unerheblich ist, auf welche Weise der Teilstrom (z. B. als Streulicht) abgezweigt wird, einem Photoelektronenvervielfacher 4' zugeführt und die am Ort der Entfernung reflektierte Welle vom Empfänger 2 empfangen. Die Phasenindikation erfolgt in üblicher Weise. Der Multiplier 4' wird ebenso wie der Empfänger 2 wieder aus der gleichen Spannungsquelle 5 betrieben. Die Symmetrie der Phasenvergleichseinrichtung ist aus diesem Ausführungsbeispiel noch klarer ersichtlich als aus der Fig. 1. Es bezeichnen 6 und 6' zwei Reflektoren, die einen Teil-Lichtstrom des von 1 emittierten Signals dem Empfang ger 4' zuführen.
• Aus den obigen Ausführungen geht hervor, daß das Bestreben bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Gedankens dahingeht, die Signalvergleichseinrichtung so weit und in der Weise zu symmetrieren, daß keinerlei Kontrollmessungen zum Zwecke der Fehlerfeststellung mehr notwendig sind, und daß die bei Änderung der Betriebsbedingungen des Empfängers auftretenden Fehler selbsttätig eliminiert werden. Es ist selbstver- ständlich. daß auch andere Teile des Gerätes, z. B.
• Schaltelemente (Kapazitäten und Widerstände), im Phasenindikationszweig symmetrisch insbesondere in bezug auf ihre Veränderungen gegenüber Temperatur-und anderen fehlerverursachenden Einflüssen angeordnet sein müssen.
• Wie bereits betont, hat die beschriebene Erfindung den Vorzug, daß die Ausführung des erfindungsgemäßen Gedankens nicht an die in den Fig. 1 und 2 skizzierten speziellen Anwendungsbeispiele gebunden ist, sondern daß sich vielmehr ein Geräteaufbau in ohen beschriehener Weise sinngemäß auch auf andere nach anderen Verfahren arbeitende Entfernungsmeßgeräte anwenden läßt.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Ausschaltung von Fehlern in Geräten zur Entfernungsmessung, die einen Sender zur Emission eines modulierten Signals, das über die zu ermittelnde Entfernung läuft und am Ort der Entfernung reflektiert wird und einen Empfänger zum Empfang des reflektierten Signals sowie eine Einrichtung zum Vergleich des empfangenen mit dem gesendeten Signal enthalten, insbesondere in Geräten zur elektrooptischen Entfernungsmessung unter Verwendung von moduliertem Licht, bei denen aus dem Vergleich der Phasenwinkel des gesendeten und des empfangenen Signals auf die Länge der vom Signal durchlaufenen Strecke geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Sender dem Vergleichsindikator zugeführte Signal bei durch Anderung der Pvetriebsbedingungen des Empfängers eintretenden fehlerverursachenden Phasenverschiebungen in bezug auf seine Phasenlage in gleicher Weise wie das Meßsignal beeinflußt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichssignal über ein zusätzliches Element (4) der Phasenindikationseinrichtung zugeführt wird, dessen phasenschiebende Eigenschaften in gleicher bzw. ähnlicher Weise von seinen Betriebsbedingullgen abhängen wie die des Empfängers (2).
3. 3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur elektrooptischen Entfernungsmessung nach Anspruch 1 und 2, hei der als Empfänger (2) ein Photoelektronenvervielfacber angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sender (1) und dem Phasenindikator (3) ein Elektronenveriielfacher (4) eingeschaltet ist, dessen phasenschiebende Eigenschaften in gleicher oder ähnlicher Weise von seinen Betriebsbedingungen abhängen wie die des Empfängers (2).
4. 4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprucl und 2. dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Element ein Empfänger (4') der gleichen Art Verwendung findet wie zum Empfang des vom Empfänger (2) aufgenommenen Signals und daß diesem zweiten Empfänger ein Teil der vom Sender emittierten Strahlung zugeführt wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowolll der Empfänger (2) als auch das zusätzliche Element (4, 4') mit Hilfe der gleichen Spannungs- und/oder Stromquellen betrieben werden.