Brevet FR2601145A1 — publié le 19880108

Télémètre à fréquence accordée. L'invention concerne la réalisation d'un appareil de mesure de distance par un procédé optique et électronique original. C'est un mode particulier de réalisation de télémètre laser. Les télémètres existant actuellement sont basés sur le principe suivant: on mesure: - soit le temps de parcourt aller-retour d'une impulsion lumineuse très brève entre l'appareil et l'objet - soit le déphasage, occasionné par le parcourt dans l'air, d'une modulation d'amplitude du faisceau lumineux. On en déduit alors la distance entre l'appareil de mesure et l'objet. Suivant l'invention, on procède- diffère ment. On considère la ligne à retard constituée par le parcourt du faisceau, l'émetteur, et le récepteur comme des éléments cohstituriLs d'un générateur harmonique de la modulation d'amplitude du dit faisceau. La fréquence de résonnance dépend directement du retard donc de la longueur à mesurer. On déduit donc la longueurde la mesure à partir de la fréquence en sortie du générateur, et ce avec une précision extrème. La précision relative est fonction de celle du fréquence-mètre utilisé qui peut être très performant. Par exemple: si on connnecte la sortie d' un système d'amplification de coefficient -A à l'entrée d'une ligne 9 retard, de constante T et de coefficient d'absorption A, dont la sortie est elle-même reliée à l'entrée du systéme amplificateur. Le système va entretenir une oscillation harmonique d'une fréquence f, telle que T soit égal à un nombre impair de demi-périodes de cette oscillation. Etant donné que tout système amplificateur réel favorise 1' oscillation à plus basse fréquence possible, cette boucle ne va entretenir en fait que l'oscillation de base.Donc la fréquence f est celle qui a une période égale à 2T. ( Si le système d'amplification a une valeur -A pour une oscillation à fréquence donnée, la norme de son coefficient d'amplification sera plus faible pour toute oscillation à fréquence supérieure, ainsi la seule oscillation entretenue par la boucle sera l'oscillation à fréquence minimale autorisée par celle-ci. ) Ainsi le schéma de la fig I réalise le principe de base d'un télémètre laser suivant le principe de l'invention Il est formé d'une boucle comprenant:: - un amplificateur opérationnel dont le coefficient d'amplification négatif est asservi par un transistor ( par exemple de technologie fet-mos ) dont la résistance propre décroit en fonction de l'amplitude de l'oscillation entretenue, à l'aide d'une tension de commande V' résultat du filtrage bas de l'oscillation une diode laser alimentée en courant. ~ une fibre optique de chemin optique L transmettant le faisceau à une photodiode. ~ un fréquence-mètre à affichage. Si la distance entre le télémètre et l'objet est X et si le chemin optique dans la fibre est L, la relation entre la longueur d'onde X et X est: 2.X + L -X/ 2 et la relation entre X et la fréquence F mesurée par le fréquence-mètre est X - U4F - L/2 On constate que pour une distance X nulle la fréquence est limitée à la valeur: F= C/2L Pour des raisons d'économie, il peut être utile de remplacer la fibre optique par une longueur équivalente de fil électrique à faible résistance isolé dans une boite de Faraday et enroulé de telle sorte que son inductance soit nulle. Enfin, sachant que la précision et la rapidité de la mesure augmentent avec la fréquence, il peut être intéressant de faire passer la fréquence de F à 3Y 5 F; etc. On réalise ceci en introduisant en série dans la boucle un déphaseur dont on fait progressivement passer le déphasage de -2 à 0, en maintenant l'amplitude de l'oscillation constante. La fréquence passe alors progressivement de ( 2k + 1 ).F à (2k + 3 ).F. L'opération effectuée on déconnecte le déphaseur et la boucle oscille stablement à la nouvelle valeur de la fréquence F'; à condition que l'amplitude de l'oscillation reste faible. La précision de la mesure est alors sensiblement augmentée. OnaalorsX=(2k+l).C/4F' -L/2 F'- (2kil )Y Au système de base du télémètre on peut associer un microprocesseur pour la gestion de la mesure, le calcul du résultat, les connections numériques pour traitement informatique. REVENDICATIONS 1 Procédé pour réaliser une mesure de distance avec une grande précision et une grande rapidité caractérise en ce que l'on utilise un faisceau laser modulé en amplitude à une fréquence variable. 2 Procédé suivant la revendication l caractérisé en ce que la longueur d'onde de la modulation dépende directement de la distance mesurée 3 Procédé suivant les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'on mesure la fréquence à l'aide d'un fréquence-mètre et que l'on en déduit la distance mesurée. 4 Dispsitif suivant les revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que la modulation soit générée et se propage dans une boucle comprenant un élément amplificateur et une ligne contituée par le faisceau dans l'air et dans une fibre optique ainsi que par le circuit électrique de connection à l'amplificateur. 5. Dispositif suivant les revendications 1, 2, 3, et 4 caractérisé en ce que la fréquence de la modulation puisse passer à volonté de la fréquence de base à un multiple impair de celle-ci à fin d'augmenter la précision de la mesure. 6 Dispositif suivant les revendications 1, 2, 3, 4 et 5 caractérisé en ce que l'ensemble de la procédure de mesure puisse être automatisée et munie d'une interface de sortie.