Brevet FR2118874A1 — publié le 19720804

La présente invention concerne le télémètres lassrs à effet OOPPLER et plus particulièrement les télémètres lasers comportant comme source lumineuse un géné- rateur laser ayant une émission dans lo domaine des grandes longueurs d'ondes, tel que par exemple le générateur laser à CO2. IJn télémètre à effet DGPPLER comporte principalement une source lumineuse émettant un faisceau de iumière, par exemple à la fréquence # o, qui est envoyé sur une cible mobile ayant une vitesse V, un moyen permettant d capter le faisceau réfléchi sur ce mobile et des moyens pour mes tirer la différence de fréquence ## entre le faisceau émis par la source et le faisceau réfléchi sur le mobile, la mesure de la valeur de éV permettant de déterminer la vitesse V dc ce mobile. Généralement lcrsque les sources lumi@eusas utilisées ont une émission dans les Faibles longueurs d'onde, il existe jes cellules photosensibles qui ont des bandes passantes suffisamment larges pour pouvoir mesurer tous les # # possibles malheureusement lorsqu'on utilise dans cas télémètres des générateurs lasers ayant des émissions dans le domaine des grandes longueurs d'onde. par exemple dans le domaine des 10 , on ne trouve pas facilement de cell@le photosensible ayant une bande passante suffisamment large pour mesurer tous les #) possi@@ss. Mais l'inconvénient principal est que l'adaptation d'impé@@nce de ces cell@es photosensibles à valeur élevée n'est possible que pour des bandes passante relativement étroites. La présente invention a pour but de réaliser un télémat@e l@@er à effet OOPPLER permettant d'effoctusr des mesuras avec des générateurs lasers ayant des émissions lumineuses notamment dans le d@maine des grandes longueur@ @'onces. La présente invention a pour objet un télémètre a effet COPPLER caractérisé par le fait qu'il comprond un genérateur laser de faisceau lumineux, un moyen pour obtenir au moins @eux faisceaux divisés à pa@tir dudit @@isceau émis par ladit générateur, un mcdulateur commandable disposé sur le trajet d'un des deux faisceaux divisés pour obtenir à la sortie dudit modulateur un faisceau lumineux modulé de façon déterminé, un moyen pour mélanger ledit fais@eau modulé avec le faisceau écho obtenu après réflexion de l'autre des deux faiscsaux divisés sur un mobile an mouvement, un moyen photosensible délivrant un signal proportionnel au bettement des deux faisceaux mélangés. et un circuit de commande pour appliquer le signal délivré par le détecteur à l'entrée de commande dudit modulateur. D'autres caractéristiques et avantages de la préseggnte invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard du dessin annexé à titre illustratif meis nullement limitatif dans lequel le figure unique représente un schéma de principe d'un télémètre selon l'invention Le télémètre illustré sur la figure comprend un générateur laser 1 émettant un faisceal de lumière 2. ayant und fréquence # o, ce faisceau pouvant être continu ou sous forme d'impulsions plus du moins longues, comme par exemple un générateur laser à rO2 dont l'émission ds sortie a une longueur d'onde de 10,6 , A la sortie de ce générateur laser 1 t disposé un moyen permettant de diviser le faisceau 2 en deux parties, une première partie 3 pouvant être envoyée, par exemple, sur un mobile en mouvement [non représenté), ayant une vitesse de proDa- gation V et une deuxième partie 4 envoyée sur un modulateur commandable 5. Le moyen pour diviser le faisceau 2 en deux parties peut entre, comme illustré sur la figure, constitué par une lame semi-transparente 22 inclinée sur le faisceau de sortis 2 du laser Is on peut aussi utiliser un générateur laser à deux finettes de sortie qui permet d'obtenir à chacune de ses extrémités, un faisceau lumineux. Le modulateur commandable 5 permet d'obtenir à sa sortie, à partir du faisceau incident 4, un faisceau émergent 6 de fréquence vm qui est mélangé avec le faisceau écho 7 de Fréquence v1, obtenu après réflexion du faisceau 3 sur un mobile en mou vement. Le moyen permettant de mélanger les faisceaux 6 et 7 peut être, comme illustré sur la figure, constitué par une lame semi-transparente 8 disposés sur le trajet des faisceaux 6 et 7. Le faisceau 9, qui est le mélange des deux faisceaux 6 et 7,est reçu sur une cellule photosensible 10 qui délivre à sa sortie un signal dont la fréquence est égale à la différence de fréquence gm - v1. La sortie du détecteur photosensible est reliée à l'entrée de commande 11 du modulateur 5 à travers par exemple un circuit de commande 12. Le circuit de commande 12 peut comprendre, comme illustré sur la figure, un amplificateur 15 dont l'entrée est connectée à la sortie du détecteur 10 et dont la sortie est connectée à une première entrée d'un mélangeur de fréquence 16, l'autre entrée de ce mélangeur de fréquence étant connectée à un oscillateur local 17. La sortie du mélangeur de fréquence 17 est connectée à l'entrée d'un amplificateur moyenne fréquence 18 dont la sortie est connectée à l'entrée du discriminateur 19. La sortie du discriminateur 19 est connectée à I'entrée d'un intégrateur 20 associé à des moyens pour faire varier par exemple sa tension de sortie, ces moyens étant schématiquement représentés sur la figure par un potentiomètre 21 disposla sortie de cet intégrateur 20. La borne de sortie de ce potentiomètre est connectée à l'entrée de commande il du modulateur 5. Le modulateur commandable peut être, à titre d'exemple de réalisation constité par une cellule acousto-optique de déflexion à effet BRAGG 13 pilotée par un générateur de fréquence 14 dont la fréquence du signal de sortie est proportionnelle par exemple à l'amplitude ou à la fréquence du signal appliqué son entrée de commande 11.La cellule peut être constituée par exemple par un cristal de tellure comportant deux électrodes sur lesquelles est appliqué le signal de sortie du générateur 14 Une cellule acousto-optique de déflexion à effet BRAGG 13 fonctionne de la façon suivante : si v est la fréquence du faisceau incident 4 sur la cellule,9 o g la fréquence du signal délivré à la sortie du générateur 14, le faisceau émergent 6 de la cellule 13 a une fréquences m égale ào o - Vg, ce qui permet en faisant varier d'une façon déterminée la fréquence lIg, d'obtenir un faisceau lumineux de sortie 6 de fréquence variable de façon déterminee. Le fonctionnement du télémètre est le suivant le générateur laser émet le faisceau 2 de fréquence vo : le faisceau 3 se réflécElit sur le mobile en mouvement pour donner naissance au faisceau écho 7 do fréquenceg1 (effet DOPPLER). Le faisceau 4 de fréquence vo traverse la cellule acousto-optique 13 qui donne naissance à un faisceau émergent 6 de fréquence vm fonction de vg fréquence du signal de sortie du générateur. Le faisceau 6 est mélangé avec le faisceau réfléchi 7 pour donner naissance à un faisceau 9 qui tombe sur le détecteur photosensible 10. Le battement des deux faisceaux 6 et 7 sur le détecteur 10 donne naissance à la sortie de ce détecteur à un signal électrique de fréquence A9 égal à vm Le signal de sortie du détecteur 10 est appliqué 3 l'entrée de commande 11 du générateur 14 à travers le circuit de commande 12 et permet d'obtenir à la sortie de ce générateur uné fréquence Vg fonction de la valeur de Av. Le signal de sortie de fréquence g du générateur 14 est appliqué sur la cellule acousto-optique 13 pour que la valeur de la fréquence V m du faisceau émergent 6 soit variable de façon que la différence de fréquence AV= (' > o - V1) - soit compatible avec la bande passante de l'ensemble du détecteur photosensible 10 et du circuit de commande 12 et que même, par exemple, elle reste, par le principe de l'asservissement, sensiblement constante. Ceci peut être obtenu en réglant la boucle d'asservissement constituée par le détecteur 10, le circuit de commande 12 le modulateur 5 et la lame semi-transparente 8. Avec le mode de réalisation particulier du circuit de commande 12 pu modulateur 5 décrit ci-dessus, le signal de fréquence délivré par le détecteur 10 est transformé en un signal de tension à la sortie de l'intégrateur 20. La valeur de cette tension proportionnelle à la valeur de la fréquence du signal de sortie du détecteur 10, est appliquée à l'entrée du générateur 14 qui délivre à sa sortie un signal dont la fréquence g est proportionnelle à la valeur de la tension délivréepar l'intégrateur 20. Ctest ainsi que dans ce mode de réalisation, le réglage de la boucle d'asservissement peut être obtenue en agissant sur le potentiomètre 21. Bien entendu, la mesure du signal permettant de déterminer la vitesse V du mobile peut s'effectuer, soit à l'entrée de commande 11 du modulateur 5, soit dans le cas d'un modulateur constitué d'un générateur de fréquence associé à une cellule acousto-optique, au niveau de l'entrée de cette cellale, le résuitat étant alors dans ce cas donné par un signal dont la valeur d 'c @équence est proportionnelle à la valeur de la vitesse V du mobile Bien entendu l'invention n'est nullement limitez au REVENDICATIONS 1/ - Télémètre à effet W PPLER caractérisé par le fait qu'il comprend un générateur laser de faisceau lumineux, un moyen pour obtenir au moins deux faisceaux divisés à partir dudit faisceau émis par ledit générateur, un modulateur commande dable dispcsé sur le trajet d'un des deux faisceaux divisés pour obtenir à la sortie dudit modulateur un faisceau lumineux modulé de façon déterminée, un moyen pour mélanger ledit faisceau modulé avec le faisceau écho obtenu après réflexion de l'autre des deux faisceaux divisés sur un mobile en mouvement, un moyen photosensible délivrant un signal proportionnel au battement des deux faisceaux mélangés, et un circuit de commande pour appliquer le signal délivré par le détecteur àl'en- tree de commande dudit modulateur. 2/ - Télémètre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit modulateur est constitué par une cellule acousto-optique de déflexion à effet BRAGG pilotée par un générateur de fréquence commandable. 3/ - Télémètre selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite cellule acousto-optique est constituée par un cristal de tellure sur lequei sont disposées deux électrodes. 4/ - Télémètre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit circuit de commande est constitué par un amplificateur recevant le signal délivré par ledit moyen photosensible, un mélangeur de fréquence dont les deux entrée sont connectées respectivement à la sortie dudit amplificateur et à la sortie d'un oscillataur local, un amplificateur moyenne fréquence dont l'entrée est connectée à la sortie dudit mélangeur de fréquence, un discriminateur dont l'entrée est connectée à la sortie dudit amplificateur moyenne fréquence, un intégrateur dont l'entrée est connectée à la sortie dudit discriminateur et dont la sortie est connectée à l'entrée de commande dudit modulateur.