Диафрагма для приемника лидара

Сова Советских Социапистических Республик(51 М. Кл.з О 01 Ю 47 ОО Государственный комнтет СС С.Р во дедам нзобретеннй н открытнй(088,8) Дата опубликования описания 300381(72) Авторы изобретени С,А.Даничкин и В,Н,Мари ститут оптики атмосферы Сиби(71) Заяви ПРИЕМНИКА ЛИДАР 54) РАГМА раэличных дальностей потоков постоянство (линеаризацию) сигнала в определенном диапазоне расстоянийОднако они обеспечиваютство сигнала в небольшом инрасстояний в ближней к лидавелики потери принимаемых потоков вдоль всей трассы зондирования иэ-эа значительного ниньетирования на диафрагме; неравномерность распределения интенсивности в источнике излу-.чения приводит к флуктуациям регистрируемого сигнала, что затрудняет его обработку. Кроме того, точное изготов ление сложного профиля диафрагм трудоемко. постоян тервале ру зоне Наиболее по техническо афрагма, выпо ного тела с о ным средой с распределенно по крайней ме с воэрастающи ния от центра Технология изготовления такой есимметричной диафрагж с отверием, заполненным светопоглощающи териалом с изменяющейся толщинойи сИзобретение относится к технике оптического зондирования и может использоваться преимущественно в лидарах с разнесенными передатчиком и при емником.При зондировании протяженных рассеивающих сред (атмосфера, гидро- сфера) коротким импульсом оптического излучения принимают сигналы обратного рассеяния на веществе среды. Величина принимаемого сигнала изменяется в процессе зондирования обратно пропорционально квадрату расстояния до зондируемого объема, Так, только за счет расстояния сигнал может изменяться на три порядка. Регистрация и обработка сигналов, изменяющихся эа короткие промежутки времени в столь широкомдинамическом диапазоне, затруднена. С целью уменьшения динамИки сигнала в лидарах применяют различного рода оптические комненсаторы или регулировку усиления сигнала в электрическом тракте.Известны диафрагмы для компенсации величин регистрируемых потоков, форма которых отлична от круглой )1.Установка таких диафрагм в лидарах обеспечивает.за счет различной сте пени виньетирования принимаемых с лизкой к предлагаемой сущности является диненная в виде непрозрачверстием, экранированототропными свойствами,в виде центральной и е одной кольцевой эоны м коэффициентом поглощек краям 2по радиусу от центра к краям, более проста.. Однако применение в ней для экранировки отверстия фототропного материалр (материала, коэффициент поглощения которого зависит от интен"сивности приходящего на него излуче 5 ния) приводит к дополнительной зави- :симости величины сигнала от интен;сивности потоков, поступающих с раз.ных расстояний. Так сигнал от опти-. чески более мутной среды должен быть больше, чем при рассеянии от менее мутной среды, находящейся на том же расстоянии от лидара, Однако Фототропное свойство экранирующего мате;риала менять коэффициент пропуска ния от интенсивности излучения (увеличиваться при увеличении интенсивности или уменьшаться) приводит к дополнительным некойтролируежм изменениям величины сигнала, что затруд няет его обработку. Центральная часть диафрагмы также зкранирована фототропным материалом, Поэтому пото" ки, поступающие в приемный объектив лидара с больших дальностей лоцирования и проходящие через центр диафрагьы, также ослабляются, что приводит к ограничению дальности лоцирования.Целью изобретения является умень- шение погрешностей измерения и увеличение дальности зондирования.Это достигается тем, что в диаФрагме, выполненной в виде непрозрачного тела с отверстием, экранированным средой со светопоглощающими свой- З 5 ствами с возрастающим по радиусу поглощением от центра к краям, экранирующее тело выполнено из однородного светопоглощающего материала, толщина которого от центра к .краям вдоль Щ радиуса меняется в соответствии с выражением2У в , Хп )Рпор. /24В Е Г - )5Р (йо)гДе В - расстояние между оптическимиосями передатчика и приемникалидара в месте их установки Й - фокусное расстояние приемного объектива;у, х - координаты профиля экранирующего телаВо- начальная дальность приема 55постоянного сигнала;к - коэффициент поглощения экранирующего материала;Р - величина задаваемого порогоОРвого потока; 60 Р (Во ) - в еличи на поток а, посту пающе гов объектив приемника лидарас расстояния В. На чертеже изображена предлагаемая диафрагма для лидара Она выполнена в виде непрозрачной пластины 1 с отверстием 2, которое экранировано телом 3. В центре экранирующего тела выполнено отверстие 4 (у = 0) .Диаметр неэкранированного отверстия 4 определяется выражением2 ВГбВ.где В - максимальная дальность приема постоянного сигнала.При установке диафрагы в приемный объектив лидара ее ось совмещают с оптической осью объектива.Диафрагма работает следующим образом.Поток, поступающий из зондируемого объема в приемный объектив лидара, Формирует иэображение этого объема. В зависимости от расстояния до. зондируемого объема его изображение будет находиться на различных расстояниях от оптической оси приемного объектива. Это,смещение определяется изв ест ным .выражениемВГ гПо мере увеличениярасстояниядо зондируемого объема смещениеуменьшается, и изображение будет находиться ближе к центру диафрагмы.В переходной зоне зондированияначиная с расстояния до Во, сигналвозрастает от нуля до некоторого значения, определяемого Ро . Дальнейшееувеличение расстояния приводит к тому, что поток, поступающий в приемныйобъектив, уменьшается пропорционально г Йзображение при этом перемещается по диафрагме от края к центру.Поскольку пропускание экранирующейотверстие 2 среды уменьшается так,что в результате происходит компенсация уменьшения потока, то сигналостается постоянным или изменяетсятолько в силу изменения оптическихсвойств среды,Компенсирующее действие экранирующей среды прекращается при нахождении зондируемого объема на дальности В , определяемой из отношенияВп Вс/Начиная с этого расстояния В,я,принимаемый поток без потерь проходит в неэкранированное отверстие 4.Хотя на расстояниях, превышающихВ поток также йзменяется пропорционально г , но,динамика изменениясигнала при этом уже не столь великаи сигнал может быть легко зарегистриров ан.Потоки. создающие сигнал, прбхо.дят через диафрагму, подвергаясьразличной степени ослабления, чеми достигается постоянство сигнала впределах определенного диапазона расстояний, причем величина постоянно,ф ВНИИПИ Заказ 1436/62 Тираж 732 ПодписноФилиал ППП."Патентф,г.ужгород,ул.Проектная,4 го сигнала регулируется изменением пропускания экранирующей отз ерстие 2 среды.Выполнение в диафрагме неэкранированного центрального отверстия определенного диаметра, приводит к тому, что поступающие на приемный объектив лидара потоки с расстояний, превышающих й проходят через диафрагму без потерь. Этим достигается увеличение дальности зондирования.Формула изобретенияДиафрагма для поиемника лидара, выполненная в виде непрозрачной пластины с отверстием, экранированным светопоглощающим телом с увеличивающимся от центра к краям светопоглощени-., ем, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения погрешностей и увеличения дальности зондирования, в ней экранирующее тело выполнено из однородного светопоглощающего матери О ала с толщиной, меняющейся от центра к краям с соответствии с выражениемВоху = - 1 п) В(Р11 И25Р (Во) 6координаты профиля экранирующего тела;коэффициент поглощения экранирующего материала; начальная дальность приема постоянного, сигчалау величина потока, поступающего в объектив прием" ника лидара с расстояния. Вв,1величина задаваемого порогового потока;расстояние между оптическими осями передатчика и приемника лидара в месте их устансвкиуфокусное расстояние приемного объектива.,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 563658, кл. 0 01 И 1/00, 1977.2, Авторское свидетельство СССРР 262429 кл. С 01 И 1/00, 1969