Авиапрофилеграф

СОЮЭ ООВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ .РЕСПУБЛИН 01035 1 С 7/О" // 6 01 С 3/08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(72) А.А.Ветров, А.Г.Кулясов, К,Е.Иарасин, Ю.В.Погюв и С.А,Соколов (53) 528.54-528.517(088.8) (56) 1. Прилепин М,Т., Голубев А.Н. Оптические квантовые генераторы в геодезических измерениях. К "Кедра". с,72-74.2, Авторское свидетельство ГДР М 136538, кл. 6 01 С 7/06, 1978,3. "Оптико-механическая промышленность. 1979, М 12, с. 18-2 1. (54)(57) АВИАКРОФИКОГРАФ на основе лазерного фазовогь дальномера с электрооптическим модулятором поляризационного типа, анализатор которого в виде призмы Глана установлен на входе передающей телескопической системы, и фотоприемником, установленным;4 а полевой диафрагмой в Фокальной плоскости приемного объектива и аодключенным к Фазоизмерительному блоку, о т л и ч а ю щ и.й с я тем, что, с целью повышения надежнос 1 ти результатов измерений путем одновременной съемки профиля в двух сечениях, в плоскости, перпендикуляр. ной к плоскости, проходящей через оп-. тическую ось системы, и перпендикулярной воздушному промежутку призмы Глана, установлено зеркало под углом 0 к оптической оси в пределах от 45 до 45-сори на расстоянии И по перпендикуляру к оптической оси до ее пересечения воздущным промежутком призмы Глана, равном М=Ф 2 ж, + 21) а в фокальной плоскости приемного объектива установлена дополнительная полевая диафрагма, за которой уста- В- новлен дополните ьный фотоприемник, подключенный к дополнительному фазоизмерительному блоку, при этом и, означает половину угла поля зрения телескопической передающей системы, Я 1 - расстояние от точки пересечения до входного зрачка телескопической рава системы; , " диаметр этого зрачка.Ф 10Изобретение относится к построениюпрофилей местности, а точнее к системам построения профилей путем измерения высот до точек подстилающей поверхности с летательных аппаратов.Известны авиапрофилографы с использованием сканирующих систем с .разверткой лазерного луча и матричными Фотоприемниками 1 1 1 и с использованием электрооптических фазовых лазерных дальномеров 2 ),Авиапрофилограф1 1, обладающийвысоким быстродействием и позволяющий строить сразу несколько профилей,по точности уступает Фазовымдальномерным системам.Наиболее близким к предлагаемому является авиапрофилограф, построенный на основе лазерного Фазового дальномера с электрооптическиммодулятором поляризационного типа,анализатор которого в виде призмыГлана установлен на входе передающей телескопической системы, и Фотоприемником, установленным за полевойдиафрагмой в Фокальной плоскостиприемного объектива и подключеннымк Фазоизмерительному блоку. Такойавиапрофилограф с гелий-неоновымлазером обеспечивает высокоточноепрофилирование с записью результатов измерений на регистратор3 3.Однако в известном авиапрофилографе не исключена возможность грубыхошибок, особенно при наиболее распространенном цифровом измерении фазы спреобразованием разности Фаз во вре"менной интервал, когда для Фаз, близ"ких к Оо, возникают "мертвые зоны".Кроме того, .затруднения с учетом.изменений высоты полета носителя прирегистрации абсолютных высот под;уровнем моря, снижают надежность измерений.Цель изобретения - повышение надежности результатов измерений путемодновременной съемки профиля в двухсечениях,Поставленная цель достигается тем,что в авиапрофилографе на основе лазерного Фазового дальномера с электрооптическим модулятором поляризационного типа; анализатор которого ввиде призмы Глана установлен на входепередающей телескопической системы,и фотоприемником, установленным заполевой диафрагмой в Фокальной плоскости приемного объектива и подключенным к Фазоизмерительному блоку,Ъ в плоскости, перпендикулярной плоскости проходящей через оптическую ось передающей системы и перпендикулярной воздушному промежутку призмы Глана, установлено зеркало под углам с к оптической оси в пределах от ч 5 до ч 5 -ю и на расстоянии /б по перпендикуляру к оптической оси до ее пересечения с воздушным промежутком ризмы Глана, равном Ж=ЬЬ Ъо+ 2, а в Фокальной плоскости приемного объектива установлена полевая диафрагма, за которой установлен дополнительный Фотоприем ник, подключенный к дополнительному Фазоизмерительному блоку, при этом сто означает половину угла поля зрения телескопической передающей системы, Ь - расстояние от точки пересечения до входного зрачка телескопической системы, 3 диаметр этого зрачка.На чертеже приведена блок-схемапредлагаемого авиапрофилографа, 2 Айиапрофилограф содержит лазер1, электрооптический кристалл 2,призма Глана 3, зеркало 1, положениевходного зрачка 5 телескопическойсистемы, телескопическая система6 и 7, генератор 8 масштабной частоты, фазоизмерительные блоки 9 и 12,Фотоприемники 10 и 13, полевые диафрагмы 11 и 1 М, приемный объектив 15,Излучение лазера 1 модулируется 35по интенсивности с частотой масштабного генератора 8 с помощью электрооптического модулятора, состоящегоиз электрооптического кристалла 2и анализатора - призмы Глана 3. Призма Глана, разделяющая излучение, прошедшее кристалл 2, на два ортогонально поляризованных пучка, служитдля преобразования модуляции светапо поляризации в модуляцию по интен 1 сивности. При этом, фаза модуляциипучка, перпедикулярного оптическойоси, отличается на 180 от фазы. модуляции излучения, распространяющегося вдоль оптической оси если, 50например, в данный момент времениосевой пучок после призмы Гланаимеет максимальную интенсивность,то второй, пучок - минимальную, инаоборот ).Излучение после призмы Глана, перпендикулярное оптической оси, отражается от зеркала 1, установленноготаким образом, чтобы отраженное излучение попало на входной зрачок теле1035422 3скопической системы 6 и 7 под угломШ, не превышающим половину углаполя зрения системы 6 и 7, равного2 мо. В этом случае на выходе пере.дающей оптической системы формируются два пучка излучения, распространяющиеся под углом друг к,другу. Еслиувеличение телескопической системыравно - , угол между выходными пучг фками равен - , а рас;ходимость пучков излучения равна - ,где Ы - расходимость излучения лазера,. Расположение зеркала и его ориентациялегко определяются по соотношениямгеометрической оптики. Плоскость зеркала должна быть перпендикулярнаплоскости, содержащей оптическуюось системы, и плоскости воздушногопромежутка призмы Глана, Угол междузеркалом и оптической осью лежит впределах от 45 до 45 - -А, а расстояние М по перпендикуляру к оптической оси, лежащему в плоскости,перпендикулярной плоскости воздушного промежутка призмы Глана, отточки пересечения оптической осис плоскостью воздушного промежуткадо зеркала не превышает И =1 О 2 и-Эо 2где 1. - расстояние от точки пересечения оптической оси с плоскостьювоздушного зазора до входного зрачкателескопической системы, а О - диаметр входного зрачка,При развороте в плоскости лазераи модулятора с призмой Глана относительно оптической оси телескопическойсистемы на угол, не превышающий ызначения угла с и расстояния М лежат в призмах К 445 - ого , М (ь 1;С 2 со + - в этом случае пучкираспространяются симметрично оптической оси. Пучки лучей передатчикапосле отражения от.исследуемой поверхности собирается приемным обьективом 15 в разных точках плоскостиизображения, ограниченных для пространственного разделения пучков иснижения фоновых засветок полевымидиафрагмами 11 и 14, За диафрагмами установлены. фотоприемники10 и 13, сигналы с которых поступают на соответствующие фазоизмерительные блоки 9 и 12. Фазометры измеряют разность Фаз междунапряжением масштабного генератораи сигналами с фотоприемников. Такимобразом; осуществляется одновременноеизмерение расстояния до двух точек1поверхности. 4Если при движении летательногосредства вертикальная плоскость, вкоторой лежат оба пучка передатчика, .составляет угол, отличный от Оо с нв"правлением горизонтального полета,,то авиапрофилограф одновременно измеряет два параллельных профиля подстилающей поверхности. При этом,.изменяя указанный угол, возможно изме",10 .нение расстояния между измеряемыми.профилями на местности.Наиболее оптимальным является концентрическое расположение в однойплоскости вь 1 ходного зрачка передаю"щей и входного зрачка приемной сис"тем. В этом случае положение полевых диафрагм остается неизменнымпри изменении высоты полета. Дляуменьшения диаметра линз и весапередающей телескопической системыцелесообразно выходной зрачок ее, совместить с оправолинзы 7, уголы выбрать равным м,для даннойсистемы, а расстояние И = ИдюПри этом, при ширине пучка, равной иили меньшей диаметра входного Зрачкаоба пучка наиболее полнои симметрично относительно оптической осизаполняют световой диаметр линзы 7,1,Это соответствует также случаю,ког"да ы =. 2 мо, 1=Ыс 2 ио 1,Угол ж 1- ф может быть 1,5что при высотах полета 100-500 мпозволяет получить максимальное.расстояние между профилями от 2,6до 13 м соответственно.При этомгеометрическая разность вертикального и наклонного расстояний составляет для перепадов высот профи 40 ля до 100 м частота модуляции1;5 МГц, фазовый цикл 100 м) около3 см, что лежит в пределах погрешности измерения профиля поверхностибазовым профилографом.45 Предлагаемыи авиапрофилограФ ОПес" печивает одновременное измерение двух сечений профиля поверхности без уве" личения мощности излучения лазера и при сохранении всех характеристик базового прибора по каждому каналу, как в частности дальности действия, так,и быстродействия и точности измерения профиля. Использование двух пучков со сдвигом фазы модуляции на 180 позволяет определить вероятНый ход изменения профиля при попадании разности фаз по одному из каналов в "мертвую зону" фазомет.103422 6жат в пределах погрешности иэмере"ний прибора , то полет гориэонтален,если не равны, то высота полета изменится и величина этого изменения3 высоты может быть расчитана по известному, углувысоте и скоростиполета самолета,ра по измерению профиля по другому каналу. При совмещении плоскости пуцков с вертикальной плоскостью содержащей вектор, горизонтальной скорости полета, т.е. когда по обоим каналам измеряется со сдвигом во времени один и тот же профиль, профилограф полностью исключает ошибки измерения, связанные с наличием "мертвой зоны", и, кроме 10 того, позволяет исключить при обработке профилограмм ошибки, обуслов 1 ленные изменением высоты полета но" сителя в ходе измерений: если высо" ты одноименных точек профиля, изме З ренные по обеим каналам равны (ле " Авиапрофилограф сокращает полетное время накопления статических данных и обеспечивает увеличение объема и достоверности информации о профиле исследуемой поверхности по сравнению с профилографом,измеряющим только один профиль подстилающей поверхности.дписно ИИП иал ПП аз 5811/41 Тираж 60 йавй атент", г. ужгород, ул,