[其他]便携式测频仪

说明书

本发明可用于脉冲调制的超高频频率精确测量，特别适于目前国际通用的瑞士Keγn厂ME-3000型短程光电测距仪做边、频同测观测时野外校频。

本发明实现了联邦德国《AVN》杂志一九八三年第二期O.Hiγsch    T.Ngμyen提出的ME-3000边频同测观测新方法中希望研制的专用和轻小型便携式测频装置。

公知的ME-3000测距仪现有测频方法，均是用一些高精度通用型数字频率计（如HP5345A型）;频率合成讯号发生器（如HP5257型）;通频带100MHZ以上的示波器等仪器临时组合而成。其主要缺点是：价格昂贵、体积笨重、交流供电、耗电多，只适合于实验室校频，不便于野外边频同测时校频。

本发明的任务是：设计了一种用差频比较法测频的仪器，可用于ME-3000这类脉冲型超高频调制光电测距仪校频。其结构简单、价格低廉、体积轻小，成为一种便携式测频仪。特别适合同ME-3000型测距仪在野外配套使用，以实现理想的边频同测新观测方法，可显著提高测距精度。

众所周知，ME-3000型测距仪调制频率独特之处是受脉冲调制后不连续。如附图1，在脉冲宽度τ＝40μs内，调制讯号f₁或f₂约为499.5MHZ的正弦波个数，仅有2×10⁴个波，而且相邻两脉冲内调制频率f₁和f₂不等，其差约为30或130KHZ。应测的调制频率是其平均值fM＝（f₁+f₂）/2。基于上述特点，用熟知的计数式测频仪得到的精度不可能高于5×10^-5，这比要求的校频精度1×10^-6相差甚远。

本发明的原理结构如附图2。精度为2×10^-8的晶振1产生5MHZ标准连续正弦讯号，经倍频器2，100倍频变成500MHZ的固定本振标准讯号，送入微波混频器3，实现与ME-3000测距仪8同时送来的调制讯号f₁、f₂混频，混频后交替输出差频讯号：fa＝500MHZ-f₁和fb＝500MHZ-f₂，差频值约为400～600KHZ，由超高频度变成了视频讯号。差频fa，fb接到双线示波器4的通道A，利用示波器的交替扫描功能分别显示fa和fb的波形。比较讯号发生器5产生频率连续可变的脉冲讯号fB分两路输出，一路接示波器4的通道B，另一路接数字频率表b。调整示波器的扫描时间和连续改变比较讯号fB的频率，先后使fa、fb和fB的波形同相位点均重合到示波器分划线L上（参看附图3）。因此，频率表先后显示的比较讯号fB的频率值就等于差频fa和fb的频率值。获得了差频值就可以用公式（1）计算调制频率fM：

fM＝500MHZ-（fa+fb）/2……（1）

按照ME-3000作业技术要求，应在其系统倒向开关正、反向位置分别测频，取平均值代表调制频率fM，故实测时用公式（2）计算fM：

fM＝500MHZ-（fa正+fb正+fa反+fb反）/4

……（2）

（2）式中：fa正，fb正一正向测距差频值;

fa反，fb反一反向测距差频值。

在外业实测时，将公式（2）存入计算机9（见附图2），只要顺序输入以上4个差频值，计算机自动显示和打印出调制频率fM，并对所测边长进行频率改正。

本发明与现有ME-3000的测频技术比较，有以下优点：1，由于采用了独特的差频比较法测频技术，因而可以用固定频率的恒温晶振代替昂贵的频率合成讯号发生器，用极简单的五位数字频率面板表和一般10MHZ双线示波器代替高精度频率计和100MHZ示波器，使其造价降低五倍以上。

2、结构简单，可做成专用校频仪。重量轻、体积小、耗电省，可用直流供电，为便携式结构，最适合野外使用。

3、测频精度高，本发明经中国计量科学研究院测试结果（无字第5-85041号）：按测频标准偏差计算，大、小模拟量程校频精度分别为1.64×10^-7和1.83×10^-7。均超过2×10^-7，满足了1×10^-6校频精度的要求。