МОДУЛЯЦІЙНИЙ ОПТИЧНИЙ ВИМІРЮВАЧ ВІДСТАНІ З ФАЗОЧАСТОТНИМ ПЕРЕТВОРЕННЯМ СИГНАЛУ

Abstract

Problems. Optical distance meters allow measurements of distances to various probing objects. One of the problems is to provide high-resolution, precision and resolution of light-range finders. Therefore, research and improvement of these parameters is relevant.The purpose of the research. Expanding the limits of measuring distances, accuracy and resolution of the light rangefinder.Implementation method. An algorithm for selecting the modulation frequency and its relationship with the quantization frequencies has been developed, which provides a phase relationship between the periods (and in the final state between the phase relationships) of the modulation and quantization frequencies and the selected phase interval. A single quartz oscillator was used to increase the stability of the luminous flux modulation frequency, the reference frequency and the quantization frequencies of the selected information phase interval. The function of structural adjustment of the electronic scale with change of its weight that allows to increase accuracy and resolution of the meter is entered. The possibility of digital signal processing (integration, determination of the average level, mathematical processing and selection of information on the measured distance) to reduce noise effects, increase the stability of signal parameters and accuracy of its measurement. Keywords: modulation light rangefinder, distance, phase-frequency conversion, quantization frequency, measurement accuracy, resolution.Conclusions. The proposed algorithm for choosing the ratio of frequency modulation and quantization frequencies can improve the accuracy and resolution of distance measurement, due to the possibility of changing the quantization frequency and the weight of the electronic scale. The introduction of digital signal processing and the integration of the dedicated phase-frequency range increases the resistance of the meter to the noise effects of the external environment and the configuration of the object of study on the parameters of the light flux.Оптические измерители (светодальномеры) позволяют проводить измерения расстояний до различных объектов во многих сферах жизнедеятельности человека. Построение оптических измерителей расстояния проводится с использованием двух основных методов импульсного и фазового. Каждый из них имеет свои недостатки и преимущества. Так импульсный метод обеспечивает широкий диапазон расстояний с приемлемой точностью, а фазовый высокую точность, но на малых расстояниях. Авторами статьи предложен метод измерения расстояния с фазочастотным преобразованием информационных сигналов. На базе метода разработан модуляционный измеритель расстояния, который имеет определенные преимущества, и прежде всего, обеспечивает расширение пределов измерения расстояния. Разработан алгоритм выбора частоты модуляции и частот квантования, который обеспечивает связь между периодами (а в конечном состоянии между фазовыми соотношениями) частоты модуляции и квантования и выделенным фазовым интервалом. Для увеличения стабильности частоты модуляции светового потока, опорной частоты и частот квантования информационного фазового интервала использован общий опорный кварцевый генератор. Введена функция структурного регулирования электронной шкалы с изменением ее значимости, что позволяет повышать точность и разрешение измерителя. Обеспечена возможность цифровой обработки сигналов (интегрирования, определение среднего уровня, математической обработки и выделения информации об измеряемом расстоянии) для снижения шумовых воздействий, повышения стабильности параметров сигнала и точности его измерения.Оптичні вимірювачі (світлодалекоміри) дозволяють проводити вимірювання відстаней до різноманітних об’єктів в багатьох сферах життєдіяльності людини. Побудова оптичних вимірювачів відстані проводиться з використаннях двох основних методів: імпульсного та фазового. Кожний із них має свої недоліки та переваги. Так, імпульсний метод забезпечує широкий діапазон відстаней з прийнятною точністю, а фазовий – високу точність, але на малих відстанях.Авторами статті запропоновано метод вимірювання відстані з фазочастотним перетворенням інформаційних сигналів та створений на цій основі модуляційний вимірювач відстані, який має певні переваги і, перш за все, забезпечує розширення меж вимірювання відстані.Розроблено алгоритм вибору частоти модуляції та її співвідношення з частотами квантування, який забезпечує фазовий зв'язок між періодами (а в кінцевому стані між фазовими співвідношеннями) частоти модуляції і квантування та виділеним фазовим інтервалом. Для збільшення стабільності частоти модуляції світлового потоку, опорної частоти та частот квантування, виділеного інформаційного фазового інтервалу, використано єдиний кварцовий генератор. Введена функція структурного регулювання електронної шкали із зміною її вагомості, що дозволяє підвищувати точність і роздільну здатність вимірювача. Забезпечена можливість цифрової обробки сигналів (інтегрування, визначення середнього рівня, математичної обробки та виділення інформації щодо вимірюваної відстані) для зниження шумових впливів, підвищення стабільності параметрів сигналу та точності його вимірювання