Лазерный дальномер

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(73) Патентообладатель Савченко Владимир Дмитриевич(57) Лазерный дальномер, содержащий сопряженные передающий и приемный блоки, при этом передающий блок выполнен на основе лазера с управляемой добротностью резонатора с помощью пассивного затвора, а приемный блок содержит оптико-электронное приемное устройство лазерного излучения и преобразования его в электрический сигнал и измеритель временного интервала, отличающийся тем, что в приемный блок введены согласующий каскад, управляемый аттенюатор и интегрирующая цепь, при этом согласующий каскад и управляемый аттенюатор включены последовательно между выходом оптико-электронного приемного устройства и входом измерителя временного интервала, а вход и выход интегрирующей цепи подключены соответственно к выходу согласующего каскада и к управляющему входу аттенюатора.(56) 1. Лазерная локация / И.Н. Матвеев и др. под ред. Н.Д. Устинова. - М. Машиностроение, 1984. - С. 184189. 2. Козелкин В.В., Усольцев И.Ф. Основы инфракрасной техники. - М. Машиностроение, 1985. - С. 208211. 3. Системы информации с оптическими квантовыми генераторами / Криксунов Л.З. -Техника, 1970. - С. 160-161 (прототип). Полезная модель относится к оптико-электронной технике и может быть использована для измерения дальности до объекта. 633 Известны дальномеры 1, 2, состоящие из следующих основных частей передающей, включающей в себя лазер с объективом, приемной, состоящей из объектива, узкополосного фильтра, приемника, а также электронного блока. Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому техническому решению является лазерный дальномер, содержащий сопряженные передающий и приемный блоки, при этом передающий блок содержит лазер, работающий в импульсном режиме, с объективом, а приемный блок содержит последовательно соединенные оптико-электронное приемное устройство и измеритель временного интервала,включающий в себя генератор импульсов, стробирующее устройство и счетчик импульсов 3. Недостатком дальномеров 13 является невысокая помехоустойчивость измерения дальности при использовании в передающем блоке лазера с управляемой добротностью резонатора с помощью пассивного затвора. Вызвано это тем, что такой лазер может излучать не один импульс при одном поджиге лампы накачки, а несколько импульсов. Излучение более одного импульса связано со следующими факторами нестабильностью энергии накачки, нестабильностью параметров пассивного затвора, разъюстировкой оптического резонатора и т.д. Однако при использовании лазера с пассивным затвором упрощается конструкция лазера, не нужны синхронизирующие устройства и формирователь высоковольтных импульсов малой длительности для управления электрооптическим затвором. Измеритель временного интервала, как правило,может измерять временной интервал, формируемый не первым приходящим по времени импульсом, а вторым или последующими импульсами относительно опорного импульса Старт. То есть, по желанию оператора может измеряться дальность до более удаленных объектов, попадающих под излучение лазера и в поле зрения приемного блока. В случае излучения передающим блоком нескольких импульсов и при наличии в поле зрения дальномера нескольких объектов появляется неопределенность в соответствии (принадлежности) принимаемого отраженного от объекта импульса излучения этому объекту. Проблема еще более осложняется при использовании совмещенной оптической части передающего и приемного блоков, если опорный импульс формируется в результате частичного отражения зондирующего импульса излучения от элементов оптической системы и поступления его в приемный тракт дальномера в основном также, как и отраженные от объектов импульсы излучения. Получается, что измеритель временного интервала замеряет непонятно какой интервал, в особенности, если требуется замерить дальность до более удаленных объектов. И поэтому следующие за первым зондирующим импульсом последующие зондирующие импульсы в серии являются помехой. Происходит сбой в работе лазерного дальномера. Задачей полезной модели является повышение помехоустойчивости лазерного дальномера, т.е. снижение сбоев в работе дальномера. Поставленная задача решается тем, что в лазерный дальномер, содержащий сопряженные передающий и приемный блоки, при этом предающий блок выполнен на основе лазера с управляемой добротностью резонатора с помощью пассивного затвора, а приемный блок содержит оптико-электронное приемное устройство лазерного излучения и преобразования его в электрический сигнал и измеритель временного интервала, в отличие от прототипа, в приемный блок введены согласующий каскад, управляемый аттенюатор и интегрирующая цепь, при этом согласующий каскад и управляемый аттенюатор включены последовательно между выходом оптико-электронного приемного устройства и входом измерителя временного интервала, а вход и выход интегрирующей цепи подключены соответственно к выходу согласующего каскада и к управляющему входу аттенюатора. Введение новых элементов и в указанной связи с остальными узлами дальномера приводит к решению поставленной задачи. На чертеже представлен возможный вариант структурной схемы предлагаемого дальномера. Лазерный дальномер содержит сопряженные передающий блок 1 и приемный блок 2. Приемный блок 2 включает последовательно соединенные оптико-электронное приемное устройство 3 лазерного излучения и преобразования его в электрический сигнал, согласующий каскад 4, управляемый аттенюатор 5 и измеритель 6 временного интервала, а также интегрирующую цепь 7, вход и выход которой подключены соответственно к выходу согласующего каскада 4 и к управляющему входу аттенюатора 5. Конструктивно оптическая часть блока 1 и устройства 3 может быть совмещена в один оптический блок. Примерный состав блока 1 оптически сопряженные коллимирующая оптическая система и лазер с управляемой добротностью резонатора с помощью пассивного затвора, блок высоковольтный, накопительные конденсаторы накачки, устройства управления поджигом лампы накачки, система выверки дальномера. Оптико-электронное приемное устройство 3 может состоять из объектива, оптического фильтра, фотоприемного устройства, источников питания. Согласующий каскад 4 может представлять собой транзисторный эмиттерный повторитель. Управляемый аттенюатор 5 может представлять собой делитель напряжения,состоящий из последовательно соединенных резистора и транзистора, коллектор которого подключен к одному выводу резистора, эмиттер - на общий провод, а база является управляющим входом. Аттенюатор 5 работает в импульсном режиме, хотя не исключается аналоговый режим работы. Построение аттенюатора 5 может быть различным. Интегрирующая цепь 7 может состоять из простейшей -цепи. Измеритель 6 вре 2 633 менного интервала может быть построен на базе микросхемы 1523 ХП 1 или на базе других элементов современной электроники. В состав измерителя 6 входит также система индикации замеренной дальности. Лазерный дальномер работает следующим образом. Пусть оптическая часть блока 1 и устройства 3 совмещена в один блок и блок 1 излучает в направлении к объекту серию импульсов при однократном запуске дальномера. Частично отраженная от оптических элементов серия опорных импульсов Старт поступает в оптико-электронное устройство 3, на выходе которого появляются электрические импульсы. Пройдя согласующий каскад 4, служащий для согласования выхода устройства 3 с другой частью электронных устройств, импульсы Старт поступают на вход аттенюатора 5 и на вход интегрирующей цепи 7. Передняя часть первого импульса из серии импульсов передается на выход аттенюатора 5 и далее на вход измерителя 6 временного интервала, который запускается. Первый импульс появляется на выходе интегрирующей цепи 7 с задержкой и воздействует на управляющий вход аттенюатора 5. Аттенюатор 5 начинает сильно ослаблять передачу сигнала со своего входа на выход. В результате на выходе аттенюатора 5 формируется короткий импульс. Первый и последующие импульсы сигнала Старт будут заряжать конденсатор интегрирующей цепи 7, выходной сигнал которой будет поддерживать режим сильного ослабления выходного сигнала аттенюатора 5. В результате этого последующие импульсы из серии импульсов Старт не будут воздействовать на измеритель 6 временного интервала. Аналогичные процессы происходят при приеме отраженной от объекта серии импульсов, посланной передающим блоком 1. Постоянная времени интегрирующей цепи 7 выбирается исходя из времени действия всех импульсов серии Старт и, возможно, с учетом их параметров и требуемой длительности импульса на входе измерителя 6 временного интервала. Понятно, что если передающий блок 1 излучает один импульс Старт, дальномер также нормально функционирует. В итоге получается, что по времени задержки прихода первого импульса из отраженной от объекта серии импульсов определяется дальность до объекта с помощью измерителя 6 временного интервала, а другие импульсы излучения в заданном промежутке времени искусственно компенсируются в приемном блоке 2. Таким образом, предложенное техническое решение позволяет эффективно использовать в лазерном дальномере лазеры с управляемой добротностью резонатора с помощью пассивного затвора с обеспечением повышенной помехоустойчивости работы дальномера. Например, если по определенным причинам (изменение энергии накачки, разъюстировка в результате внешних воздействий и т.д.) лазер начинает генерировать не один, а несколько импульсов после однократного запуска дальномера, работоспособность дальномера сохраняется. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.