Импульсный дальномер

(71) Белорусский государственный университет им. В.И,Ленина(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, 2-1- 3-5-9-10-1 1-13-8. 5-6-7-8. 1-4-5. 2 ил,5 10 15 20 25 30 Изобретение относится к области высокоточных измерений с помощью лазерногоизлучения и может найти применение в геодезии, навигации,локации, а также геофизических исследованиях,Известно устройство для измерениядальности, основанное на измерении времени прохождения импульса излучения объекта и обратно.Основным недостатком известногодальномера является его низкая помехоустойчивость, а следовательно, и низкаяточность измерения. Этот недостаток обусловлен тем, что случайные помехи, например, вызванные переотражением,рассеиванием, нестационарным поглощением излучаемого . сигнала, неоднородностями среды и т,пне устраняются.Наиболее близким по техническойсущности к заявляемому дальномеру является импульсный дальномер, содержащийлазерный 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 ивторым измерителями временных интервалов, первый иэ которых подключен к первому фотоприемнику,.Основным недостатком известногодальномера является большое время измерения, т.е. низкая производительность, чтообусловлено применением накопления,Цель изобретения - повышение производительности при сохранении высокой помехоустойчивостии.Поставленная цель достигается тем, чтов импульсный дальномер, содержащий лазерный излучатель с блоком управления.оптически сопряженный с первым фотоприемником через оптический узел опорногоимпульсного, а также через приемопередающий оптический блок, вычислительныйблок, соединенный с первым и вторым измерителями. временных интервалов, первый иэ которых подключен к первомуфотоприемнику, вводятся спектральный селектор и последовательно соединенныевторой приемник, разделительный конденсатор и инвертор, выход которого подключен к второму измерителю временныхинтервалов, лазерный излучатель выполненс возможностью излучения на двух длинахволн, второй фотоприемник оптически сопряжен с лазерным излучателем через оптический узел опорного импульса и черезприемопередающий оптический блок, аспектральный селектор размещен передпервым 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 Л 2, На постоянное смещение накладываются токовые импульсы длительностью50 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. Л 2 ) Л 1, (На фиг.2 а показано излучение лазера на длине волны Л. на фиг,2 б - излучение.на длине, волны Л 2 ). Разность Л - Л можетдостигать 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 одно 35 го измерительного канала,Заявляемое устройство отличается отпрототипа 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 устройствапрототипа.На фиг.1 представлена структурная схе 45 ма предлагаемого дальномера; на фиг.2 -временные диаграммы, поясняющие работудальномера. (На фиг,2 а - сигнал, излучаемый на длине волны Л; на фиг.2 б - сигнал,излучаемый на длине волны Лг; на фиг.2 в -сигнал на выходе первого измерителя временных интервалов; на фиг.2 г - сигнал навыходе второго фотоприемника; на фиг.2 д -сигнал на выходе инвертора; на фиг.2 е -сигнал на входе второго измерителя временных интервалов).Дальномер работает следующим образом,Излучатель 1 под действием блока управления 2 излучает сигнал на двух длинахволн попеременно через передающий оптический блок 3 в направлении объекта, В этиже моменты в датчике 4 опорного импульсаформируются опорные сигналы, поступающие на спектральный селектор 5. Импульсный сигнал с дистанции поступает черезприемный оптический блок 3 также на селектор 5. Спектральный селектор 5 пространственно разделяет отраженный иопорный сигналы излучения на сигнал на 10длине волны А, попадающий на фотоприемник б, и сигнал излучения на длиневолны А 2, попадающий на фотоприемник 9.После регистрации оптических импульсовна длине волны А 1 фотоприемником б электрический сигнал, представленный нафиг,2 в, подается на измеритель 7 временных интервалов. Сигнал на длине волны А,зарегистрированный фотоприемником 9,через разделительный конденсатор 10, инвертор 11 подается на измеритель 13 временных интервалов (фиг,1), На входфотоприемника 9 поступают два оптическихсигнала (опорный и отраженный) постоянной амплитуды с короткими паузами, формакоторых соответствует форме сигнала, иэлученного на длине волны (фиг.2 б). Поэтому навходе фотоприемника действует сигнал,форма которого приведена на фиг.2 г,Диод 12 служит для привязки сигнала,прошедшего через разделительный конденсатор 10, к нулевому уровню (фиг.2 д).Инвертор 11 преобразует импульсы отрицательной формы (" опрокинутые" ) (фиг.2 д) вимпульсы положительной формы (фиг,2 е),аналогичные поступающим на вход первогоизмерителя 7 временных интервалов(фиг,2 в). При этом в качестве инвертора 11может быть использован цифровой элемент(НЕ) той же серии, на которой построены 40измерители 7 и 13 временных интервалов,Вычислительное устройство 8 осуществляет статическую обработку результатовизмерений путем их накопления. Посколькув основном и дополнительном каналах используются оптические сигналы с разнойдлиной волны, следовательно, результатыизмерений в основном и дополнительномканалах статистически независимы, тем самым в два раза сокращается время накопления 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 аппаратных 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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,ЛисенковТехред М.Моргентал едактор Т,Суха ектор Л.филь Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина 101 Зааз 3177 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5