Импульсный лазерный дальномер

 

Область использования: приборостроение для измерения расстояний, в частности в геодезии. Сущность изобретения: импульсный лазерный дальномер содержит твердотельный лазерный излучатель 2, блок питания и управления 1, фотоприемник 9. систему передачи сигнала на фотоприемник, измеритель временных интервалов 10 с цифровым индикатором измеренной дальности, приемно-наблюдательную систему 8, формирующую оптическую систему. В качестве источника накачки в лазерном излучателе использован полупроводниковый лазерный диод. Дополнительно введен второй фотоприемник 6, на выходе излучателя по ходу оптического луча установлен клиновой юстировочный механизм 3, за которым расположена светоделительная пластина 4, направляющая часть излучения на вход второго дополнительного фотоприемника 6, рассеивающая линза формирующей оптической системы 5 установлена с возможностью перемещения в направлениях, перпендикулярных оптической оси дальномера, в приемно-наблюдательную систему введен подвижный приемный объектив. 1 ил.

Изобретение относится к измерению расстояния, в частности к импульсным лазерным дальномерам, используемым в геодезии. Целью изобретения является повышение точности измерения дальности и расширение диапазона измеряемых расстояний. Поставленная цель достигается тем, что в известном импульсном лазерном дальномере, содержащем твердотельный лазерный излучатель, блок питания и управления, фотоприемник, систему передачи сигнала на фотоприемник, измеритель временных интервалов с цифровым индикатором измеренной дальности, приемно-наблюдательную систему, формирующую оптическую систему, в лазерном излучателе вместо лампы накачки введен полупроводниковый лазерный диод-источник накачки, в схему дальномера дополнительно введен второй фотоприемник, на выходе излучателя по ходу оптического луча установлен клиновой юстировочной механизм, за которым расположена светоделительная пластина, направляющая часть излучения на вход второго дополнительного фотоприемника, рассеивающая линза формирующей оптической системы установлена с возможностью перемещения в направлениях, перпендикулярных оптической оси дальномера в приемно-наблюдательную систему введен подвижный объектив. Основными преимуществами твердотельных лазерных излучателей с диодной накачкой по сравнению с излучателями, накачиваемыми лампами, являются: более высокие КПД и срок службы, стабильность частоты излучения. По отношению к полупроводниковым излучателям твердотельные излучатели с диодной накачкой имеют гораздо большую пиковую мощность. Перемещение рассеивающей линзы формирующей оптической системы в направлениях, перпендикулярных оптической оси дальномера, обеспечивает требуемую мощность световых импульсов, отраженных объектом и поступающих на фотоприемник. Введение подвижного приемного объектива в приемно-наблюдательную систему позволяет наблюдать близко расположенные объекты (≅ 10 м) и ослаблять уровень мощности отраженных сигналов от этих объектов. Клиновой юстировочный механизм предназначен для совмещения оси луча с его геометрической осью. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого импульсного лазерного дальномера. Лазерный импульс дальномера содержит блок питания излучателя 1, термостатируемый излучатель 2, клиновой юстировочный механизм 3, светоделительную пластину 4, формирующую оптическую систему 5, фотоприемник опорных импульсов 6 с формирующей линзой 7, приемно-наблюдательную систему 8, фотоприемник интервальных импульсов 9, измеритель временных интервалов 10, окуляр наблюдения за показаниями цифрового индикатора 11, кнопку "Пуск" 12, блок питания и управления 13, кнопку "Измерение" 14, сервосистему 15. После выключения питания начинает работать блок питания излучателя 1, обеспечивающий работу термохолодильника излучателя 2, соответственно, требуемую температуру полупроводникового лазерного диода излучателя. При достижении рабочей температуры лазерного диода, о чем сигнализирует светоизлучающий диод, нажимается кнопка "Пуск" 12, излучатель 2 генерирует пачки световых импульсов со скважностью Q=4. Пачки световых импульсов попадают на клиновой юстировочный механизм 3, компенсирующий отклонение оси луча от направления геометрической оси излучателя и далее на светоделительную пластину 4, частично проходят через нее на формирующую оптическую систему 5, частично отражаются от светоделительной пластины 4, поступают на формирующую линзу 7 и далее на фотоприемник опорных импульсов 6. Сформированные пачки световых импульсов направляются на объект, до которого измеряется расстояние. Импульсы, отраженные от объекта, поступают на приемный объектив приемно-наблюдательной системы 8, и, отражаясь от светоделительного кубика призменного блока этой системы, поступают на фотоприемник 9. Питание на фотоприемники поступает с блока питания и управления 13. В фотоприемнике интервальных импульсов 9 производится оценка уровня сигналов, и информация об этом поступает на два светодиодных индикатора в блоке ИВИ 10, наблюдаемых с помощью окуляра 11. Перемещая рассеивающую линзу формирующей системы 5 добиваются получения требуемого уровня сигналов. После этого нажимается кнопка "Измерение" 12, излучатель 2 начинает генерировать световые импульсы с частотой следования F 2 3 кГц и подается питание на блок 10. Электрические сигналы с выходов фотоприемников поступают на вход блока 10, где по парам входных импульсов (опорный и интервальный) формируется временной интервал, заполняется импульсами кварцевого генератора и преобразуется в двоично-десятичный цифровой код. После поступления 1000 пары импульсов формируется сигнал "Конец измерения", по которому выключаются все блоки дальномера, кроме питания термостата излучателя, и на цифро-индикатор блока 10 выводится код суммы измерения, делений на число измерений. Измеренное расстояние наблюдается с помощью окуляра 11. Для автоматизации процесса измерения вместо визуальной индикации может быть предусмотрена соответствующая сервосистема 15. Предлагаемый лазерный импульсный дальномер позволяет изменять расстояния от 2,5 до 1000 м по диффузно отражающим объектам. Максимальная дальность действия обеспечивается по крупноразмерным объектам типа городских зданий при хорошей метеорологической дальности видимости (≈20 км). Погрешность измерения с учетом постоянной поправки дальномера и поправки на метеоусловия не превышает 5 см.

Формула изобретения

Импульсный лазерный дальномер, содержащий твердотельный лазерный излучатель, блок питания и управления, фотоприемник, систему передачи сигнала на фотоприемник, измеритель временных интервалов с цифровым индикатором измеренной дальности, приемно-наблюдательную систему, формирующую оптическую систему, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения дальности и расширения диапазона измеряемых расстояний, в лазерном излучателе вместо лампы накачки введен полупроводниковый лазерный диод-источник накачки, в схему дальномера дополнительно введен второй фотоприемник, на выходе излучателя по ходу оптического луча установлен клиновой юстировочный механизм, за которым расположена светоделительная пластина, направляющая часть излучения на вход второго дополнительного фотоприемника, рассеивающая линза формирующей оптической системы установлена с возможностью перемещения в направлениях, перпендикулярных к оптической оси дальномера, в приемно-наблюдательную систему введен подвижный объектив.

РИСУНКИ

Рисунок 1