Импульсный дальномер

 

Использование: измерительная техника , в геодезии, навигации, локации, геофизических исследованиях. Сущность изобретения: дальномер содержит лазерный излучатель 1, блок управления 2, 1 приемопередающий оптический блок 3, датчик 4 опорного импульса, спектральный селектор 5, два фотоприемника 6 и 9, два измерителя временных интервалов 7 и 13, вычислительный блок 8, разделительный конденсатор 10, инвертор 11 и диод 12. 2-1- 3-5-9-10-11-13-8. 5-6-7-8. 1-4-5. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s 6 01 С 3/08

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ (21) 4893602/10 (22) 15.10.90 (46) 07.09.92, Бюл. М 33 (71) Белорусский государственный университет им. В.И,Ленина (72) С.Д,Жарников, А.М.Лисенкова и

И.А. Малевич (56) Справочник по лазерной технике. Под ред. Ю.В.Байбородина, Л.З.Криксунова, О.Н.Литвиненко. Киев "Техника", 1978, с.223.

Батраков А.С., Бутусов М, М., Г.П. Грека и др. Лазерные измерительные системы. М.:

"Радио и связь", 1981, с.131 — 135. (54).ИМПУЛЬСНЫЙ ДАЛЬНОМЕР (57) Использование: измерительная техника, в геодезии, навигации, локации, геофизических исследованиях. Сущность изобретения: дальномер содержит лазерный излучатель 1, блок управления 2, 1 приемопередающий оптический блок 3, датчик

4 опорного импульса, спектральный селектор 5, два фотоприемника 6 и 9, два измерителя временных интервалов 7 и 13, вычислительный блок 8, разделительный конденсатор 10, инвертор 11 и диод 12. 2-13-5-9-10-11-13-8. 5-6-7-8. 1-4-5. 2 ил.

1760315

20

Изобретение относится к области высокоточных измерений с помощью лазерного излучения и может найти применение в геодезии, навигации, локации, а также геофизических исследованиях, Известно устройство для измерения дальности, основанное на измерении времени прохождения импульса излучения объекта и обратно.

Основным недостатком известного дальномера является его низкая помехоустойчивость, а следовательно, и низкая точность измерения. Этот недостаток обусловлен тем, что случайные помехи, например, вызванные переотражением, рассеиванием, нестационарным поглощением излучаемого . сигнала, неоднородностями среды и т,п„не устраняются.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому дальномеру является импульсный дальномер, содержащий лазерный излучатель с блоком управления, оптически сопряженный с первым фотоприемником через оптический узел. опорного импульса, а также через приемопередающий оптический блок, вычислительный блок, соединенный с первым и вторым измерителями временных интервалов, первый иэ которых подключен к первому фотоприемнику.Основным недостатком известного дальномера является большое время измерения, т.е. низкая производительность. что обусловлено применением накопления, Цель изобретения — повышение производительности при сохранении высокой помехоустойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный дальномер, содержащий лазерный излучатель с блоком управления. оптически сопряженный с первым фотоприемником через оптический узел опорного импульсного, а также через приемопередающий оптический блок, вычислительный блок, соединенный с первым и вторым измерителями. временных интервалов, первый иэ которых подключен к первому фотоприемнику, вводятся спектральный селектор и последовательно соединенные второй приемник, разделительный конденсатор и инвертор, выход которого подключен к второму измерителю временных интервалов, лазерный излучатель выполнен с возможностью излучения на двух длинах волн, второй фотоприемник оптически сопряжен с лазерным излучателем через оптический узел опорного импульса и через приемопередающий оптический блок, а спектральный селектор размещен перед первым и вторым фотоприемниками, при этом вход инвертора соединен с катодом введенного диода, анод которого подключен к шине нулевого уровня.

В качестве источника излучения в заявляемом устройстве используется полупроводниковый лазер. Блок управления задает через лазерный диод постоянный ток, величина которого несколько превышает пороговое значение, при котором начинается генерация лазерного излучения на длине волны z На постоянное смещение накладываются токовые импульсы длительностью

< 50 нс, в результате чего лазер начинает генерировать на другой длине волны Л .

Причем за счет токовой перестройки под действием коротких импульсов тока (наносекундной длительности) спектр сдвигается в коротковолновую область, т.е. kz > Л1, (Ha фиг.2а показано излучение лазера на длине волны il>. на фиг,26 — излучение.на длине, волны Лг ). Разность Л вЂ” Л может достигать 50-100 А, Сущность изобретения заключается в том, что благодаря использованию режима работы импульсного излучателя с постоянным смещением и введению нескольких простейших элементов в схему дальномера образован дополнительный измерительный канал, действующий параллельно основному каналу и одновременно с ним, Это позволяет накопить требуемое число результатов измерения, которое необходимо для достижения заданной помехоустойчивости в два раза быстрее, чем при использовании одно35 го измерителььного канала.

Заявляемое устройство отличается от прототипа тем, что в него введены спектральный селектор, второй приемник излучения, разделительный конденсатор, диод, 40 инвертор, а также осуществлены соответствующие функциональные связи введенных блоков с элементами устройства прототипа.

На фиг.1 представлена структурная схе45 ма предлагаемого дальномера; на фиг.2— временные диаграммы, поясняющие работу дальномера. (На фиг.2а — сигнал, излучаемый на длине волны Л, на фиг.26 — сигнал, излучаемый на длине волны Лг, на фиг.2в— сигнал на выходе первого измерителя временных интервалов; на фиг.2г — сигнал на выходе второго фотоприемника; на фиг.2д— сигнал на выходе инвертора; на фиг.2е— сигнал на входе второго измерителя временных интервалов).

Дальномер работает следующим образом, Излучатель 1 под действием блока управления 2 излучает сигнал на двух длинах

1760315 волн попеременно через передающий оптический блок 3 в направлении объекта, В эти же моменты в датчике 4 опорного импульса формируются опорные сигналы, поступающие на спектральный селектор 5. Импульс- 5 ный сигнал с дистанции поступает через приемный оптический блок 3 также на селектор 5. Спектральный селектор 5 пространственно разделяет отраженный и опорный сигналы излучения на сигнал на 10 длине волны А1, попадающий на фотоприемник 6, и сигнал излучения на длине волны i, попадающий на фотоприемник 9.

После регистрации оптических импульсов на длине волны 4 фотоприемником 6 элек- 15 трический сигнал, представленный на фиг.2в, подается на измеритель 7 временных интервалов. Сигнал на длине волны 1z, зарегистрированный фотоприемником 9, через разделительный конденсатор 10, ин- 20 вертор 11 подается на измеритель 13 временных интервалов (фиг,1). На вход фотоприемника 9 поступают два оптических сигнала (опорный и отраженный) постоянной амплитуды с короткими паузами, форма которых соответствует форме сигнала, иэлученного на длине волны (фиг.2б). Поэтому на входе фотоприемника действует сигнал, форма которого приведена на фиг.2г.

Диод 12 служит для привязки сигнала, прошедшего через разделительный конденсатор 10, к нулевому уровню (фиг.2д).

Инвертор 11 преобразует импульсы отрицательной формы ("опрокинутые") (фиг.2д) в импульсы положительной формы (фиг,2е), аналогичные поступающим на вход первого измерителя 7 временных интервалов (фиг,2в). При этом в качестве инвертора 11 может быть использован цифровой элемент (НЕ) той же серии, на которой построены 40 измерители 7 и 13 временных интервалов, Вычислительное устройство 8 осуществляет статическую обработку результатов измерений путем их накопления. Поскольку в основном и дополнительном каналах ис- 45 пользуются оптические сигналы с разной длиной волны, следовательно, результаты измерений в основном и дополнительном каналах статистически независимы, тем самым в два раза сокращается время накопле- 50 ния статистической выборки требуемого объема. При этом объем статистической выборки, обеспечивающей заданную точность измерения дальности в условиях помех. определяется интенсивностью случайных помех.

Таким образом, благодаря использованию режима работы импульсного излучателя с постоянным смещением и введению в устройство спектрального селектора, второго приемника, разделительного конденсатора, диода и инвертора образован дополнительный статистически независимый измерительный канал. действующий параллельно основному и одновременно с ним, что позволяет накопить требуемое число результатов измерений, которое необходимо для достижения заданной помехоустойчивости в два раза быстрее, чем при использовании одного измерительного канала. При этом в предлагаемом устройстве оба канала используют один и тот сложный и дорогостоящий приемопередающий блок, что позволяет сократить время измерения в два раза без существенного увеличения аппаратныхых затрат.

Формула изобретения

Импульсный дальномер, содержащий лазерный излучатель с блоком управления. оптически сопряженный-с первым фотоприемником через оптический узел опорного импульса, а также через приемопередающий оптический блок, вычислительный блок, соединенный с первым и вторым измерителями временных интервалов, первый из которых подключен к первому фотоприемнику, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, он снабжен спектральным селектором и последовательно соединенными вторым фотоприемником, разделительным конденсатором и инвертором, выход которого подключен к второму измерителю временных интервалов, лазерный излучатель выполнен с возможностью излучения на двух длинах волн, второй фотоприемник оптически сопряжен с лазерным излучателем через оптический узел опорного импульса и через приемопередающий оптический блок, а спектральный селектор размещен перед первым и вторым фотоприемниками, при этом вход инвертора соединен с катодом введенного диода, анод которого подключен к шине нулевого уровня, 1760315

Составитель А.Лисенкова

Техред M.Moðãåíòàë Корректор Л.Филь

Редактор Т,Сухая

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 3177 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5