Устройство для измерения дальности

(51) й Ь)Гя,в И еЛИ ПИ Е ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМ инсти(54 НОС (57 зовано в частносЦель изо сти за счеии, метрологи овышение точн ретения ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ Изобретение м,б, исмерительной технике,Я 01364870 уменьшения влияния ошибок внешнейсреды. Отраженный от отражателя 4 луччерез полупрозрачное зеркало 3 падаетна плоскость матрицы 6 и на ее выходеобразуется электрический аналог основной спекл-картины. Сигналы с выходовлинии 7 задержки поступают "через сумматоры 9 и устройства 10 вычитания напервые и вторые входы компараторов11, а сигналы с выходов фотоприемнойматрицы 6 - на третьи входы компараторов 11. Интеграторы 14 производятинтегрирование сигнала по длительности, Сумматор 16 производитсложение сигналов. Общий компаратор17 сравнивает эту сумму с некоторымопорным напряжением. Если сигнал превышает этот порог, то общий компаратор 17 выдает импульс на осциллограф. 3 ил.1364870 картины,Изобретение относится к измерительной технике оптического диапазона волн и может быть использовано в геодезии, метрологии.Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния ошибок внешней среды.На фиг, 1 показана общая схемаустройства; на фиг. 2 - переходнаяхарактеристика одного из первых кампараторов; на фиг. 3 - области мгновенного значения шума.Устройство для измерения дальностисодержит лазерный передатчик 1,новленный на одной оптической осипервым 2 и вторым 3 полупрозрачнымизеркалами и отражателем 4, опорную 5и рабочую 6 фотоприемные матрицы, Буправляемых линий 7 задержки, генератор 8 пилообразного напряжения (ГПН),Н сумматоров 9, Б узлов 10 вычитания,Х первых кампараторав 11, И вторыхкомпараторов 12, Н ключей 13, М интеграторов 14, блок 15 опорных напряжений, общий сумматор 16, общий кампаратор 17 и осциллограф 18.1 К выходов опорной фотоприемной матрицы соединены соответственно спервыми входами Х управляемых линий7 задержки, вторые И входов которыхсоединены с выходом ГПН 8, а И выходов - с первыми входами И сумматоров9 и с первыми входами Ч узлов 10 вычитания соответственно. Вторые входыЯ сумматоров 9 и вторые входы устройства 10 вычитания соединены с первымвыходом блока 15 опорных напряжений,а выходы 1 Ч сумматоров 9 - с первымивходами Х первых компараторов 11 са ответственно.Выходы узлов 10 вычитания соединены с вторыми входами И первых компараторов 11 соответственно. И выходов основной матрицы фотоприемных элемен тов 6 соединены с третьими входами 11 первых кампаратаров 11 соответственно, выходы которых соединены с входами И интеграторов 14 соответственно.И выходов интеграторов 14 соединены с 50 первыми входами Х ключей 13 соответственно, а Б выходов управляемой линии 7 задержки - соответственно с первыми входами вторых компаратарав 12, вторые Б входов которых соединены с вторым выходом блока 15 опорных напряжений. Выходы Х вторых кампаратаров 12 соединены с вторыми входами ключей 13, соответственно, В вкладов которыхае -динены с И входами общего сумматора 16 соответственно, выход которого соединен с первым входом общего компаратара 17, второй вход которого соединен с третьим выходом блока 15 опорных напряжений. Выход общего компаратара 17 соединен с первым входом осциллографа 18, второй вход которого соединен с выходом ГПН 8.Устройство работает следующим образом.Лазерный передатчик 1 излучает в направлении отражателя световые импульсы с длительностью и мощностью, аналогичными известному устройству. На своем пути от лазерного передатчика 1 луч проходит через полупрозрачные зеркала 2 и 3. При помощи полупрозрачного зеркала 2 небольшая часть энергии измерения поступает на опорную фотоприемную матрицу 5. Каждое из И элементарных фотоприемных устройств преобразует интенсивность падающего на него светового излучения в пропорциональное напряжение, а поскольку на плоскости опорной фотоприемной матрицы образуется спекл-картина, та на Б выходах опорной фотоприемной матрицы будет электрический аналог реальной спекл-картины.ГПН 8 вырабатывает пилообразное напряжение, период которого на 3-4 порядка превышает период частоты лазерного передатчика 1 и равен частоте ГПН известного устройства. Изменение мгновенного значения амплитуды, которое претерпевает сигнал на выходе Г 11 Н в течение периода, позволяет изменять время задержки Н управля- емых линий задержки от минимального до максимального значения иэмеряемого расстояния,Отраженный от отражателя 4 луч через полупрозрачное зеркала 3 падает на плоскость рабочей фотоприемной матрицы 6 и на ее выходе образуется электрический аналог основной спеклВ момент времени, когда мгновенное зная вне амплитуды пилообразного напряжения соответствует времени, необходимому лазерному лучу для того,чтобы дойти ат отражателя и вернуться обратно, на И выходах управляемой линии 7 задержки и на выходах рабочей фотоприемной матрицы 6 появляются элеьтричссьие аналоги спекл-картины, ьоторы в данный момент времени максимально совпадают с учетом воздействующих шумов.В другие моменты времени электрические аналоги спекл-картины не сов 5 падают и устройство не реагирует на эти сигналы, Последующие элементы схемы производят сравнение опорного и основного аналогов спекл-картины.Сигналы с М выходов управляемой линии 7 задержки поступают через И сумматоров 9 и И устройств 10 вычитания на соответствующие первые и вторые входы И первых компараторов, а сигналы с М выходов основной фотоприемной матрицы - на соответствующие третьи входы И первых компараторов.Ширина разрешенной зоны (фиг, 2) задается с первого выхода блока 15 опорных напряжений и может быть выбрана исходя из шумовой обстановки (день, ночь). И интеграторов 14 производят интегрирование сигнала по длительности импульса, обеспечи вая накопление по времени в течение длительности импульса. И вторых компараторов 12 и Х ключей 13 служат для отключения устройства в моменты времени между импульсами, когда на И выходах управляемой линии 7 задержки нулевое напряжение, а на И выходах рабочей фотоприемной матрицы 6 имеется только шумовое напряжение. Общий сумматор 16 производит сложение сигналов, Общий компаратор сравнивает эту сумму с некоторым опорным напряжением. Если сигнал превышает этот порог, компаратор выдает импульс на осциллограф. Расстояние от начала ко 40 ординат до импульса на экране осциллографа соответствует расстоянию до цели.Если лазерный луч окажется подверженным воздействию шумов (например, фоновая засветка, туман) не по всей45 плоскости, пересекающей лазерный луч, а по ее части происходит следующее,Области, в которых мгновенное эначение шума превышает половину ширины разрешенной зоны Г,; 1(фиг.З),50 исключаются из рассмотрения в данный момент времени. Если же мгновенное значение шума оказывается меньше половины ширины разрешенной зоны Г; Р 3 на выходе появляется импульс, говорящий о наличии сигнала. Интегратор на выходе первого компаратора суммирует все случаипопадания сигналов в разрешающую зону,Общий сумматор 16 суммирует сигнальные импульсы со всей плоскости лазерного луча.Порог срабатывания общего компаратора позволяет принимать сигнал при частичном искажении спекл-картины шумами, что в итоге приводит к повышению помехоустойчивости устройства в целом.формула изобретенияустройство для измерения дальности, содержащее лазерный передатчик первое и второе полупрозрачные зеркала и отражатель, расположенные на одной оптической оси, линию оптической задержки, осциллограф и генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к вторым входам линии оптической задержки и осциллографа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния ошибок внешней среды, оно снабжено опорной и рабочей матрицами, в цепи каждого элемента опорной матрицы последовательно расположены управляемая линия оптической задержки, введенные сумматор, первый компаратор, интегратор, ключ и общий сумматор, вторые входы каждой из управляемых линий оптической задержки соединены с генератором пилообразного напряжения, а выходы - с первыми входами введенных узла вычитания и второго компаратора, выход которого соединен с ключом, а второй вход - с вторым выходом введенного блока опорных напряжений, первый выход которого соединен с вторыми входами сумматора и узла вычитания, выход которого соединен с вторым входом первого компаратора, третий вход которого соединен с выходом каждого элемента рабочей матрицы, выход общего сумматора - с первым входом введенного общего компаратора, выход которого соединен с первым входом осциллографа, а второй вход - с третьим выходом блока опорных напряжений.1364870 Состав Техред ель И. ВласДидцк орректор М, Демчи Редактор П. Гереши акав 6577/3 1 Тираж 680 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5