Лазерный импульсный дальномер
Полезная модель относится к области оптико-электронного приборостроения, более конкретно к импульсным лазерным дальномерам, использующим полупроводниковый лазерный диод в качестве источника лоцирующих импульсов и лавинно-пролетный фотодиод в качестве фотодетектора данных импульсов. Сущность полезной модели заключается в том, что для обеспечения оптимального режима работы лазера и фотодиода, а так же для получения минимального соотношения сигнал/шум на выходе фотоприемного тракта введены обратные связи. Данные обратные связи состоят из последовательно включенных активного делителя напряжения и аналого-цифрового преобразователя. Первая обратная связь соединяет выходы генератора накачки с управляемым входом задающего импульсного генератора через микроконтроллер и обеспечивает стабилизацию рабочих режимов лазера и фотодиода. Вторая обратная связь соединяет выходы генератора накачки с формирователем стробирующих сигналов непосредственно через микроконтроллер и старт-стопный измеритель дальности, обеспечивая сигнал разрешения на формирование стробирующего сигнала, после окончания действия которого выключается уравляемый задающий генератор на время ожидания приема лоцирующего импульса.
Полезная модель относится к области оптико-электронного приборостроения, более конкретно, к импульсным лазерным дальномерам, использующим полупроводниковый лазерный диод в качестве источника лоцирующих импульсов и лавинно-пролетный фотодиод в качестве фотодетектора данных импульсов.
Известен лазерный дальномер, использующий фотоприемное устройство, лазер, световозращатель, тест-объект, и спектроделитель (1). Отличительными особенностями данного изобретения являются конструктивные особенности, связанные с формирующей оптикой лазерного излучения и введение тест-объекта. Технический результат направлен на точность измерения дальности до лоцируемого объекта.
Недостатком технического решения является отсутствие рассмотрения вопросов получения максимальной дальности данного средства, которая связана с особенностями обработки принимаемых сигналов и работы электронных блоков дальномера.
Наиболее близким к предложенному техническому решению является лазерный дальномер (2). Данное средство содержит схожий набор блоков, за исключением тест-объекта, а так же имеет обработку принимаемых сигналов, что приводит к снижению пороговой чувствительности приемника, повышению точности измерения и увеличению дальности работы лазерного дальномера.
Недостатком данного технического решения является ограниченность рассмотрения вопросов получения максимальной дальности данного средства, которая обеспечивается только конструктивной особенностью обработки принимаемых сигналов и никаким образом не может повлиять на рабочие режимы блоков дальномера, меняющихся в процессе его эксплуатации, что приводит к зависимости значений измеряемой максимальной дальности от условий эксплуатации данного средства.
Задачей изобретения является повышение качества работы данного средства, связанного с оптимизацией, в сторону уменьшения, времени измерения без ухудшения максимальной дальности измерений и отсутствие ее зависимости от условий эксплуатации.
Технический результат достигается за счет введения двух обратных связей между управляемым задающим импульсным генератором и генератором накачки, а также между генератором накачки и формирователем стробирующего сигнала. Цепь обратной связи представляет собой устройство, состоящее из измерителя постоянного уровня высокого напряжения на лазере и фотодетекторе, в состав которого входят последовательно включенные активный делитель напряжения и аналого-цифровой преобразователь. Вход данного устройства первой обратной связи соединен с выходами генератора накачки лазера и фотодетектора соответственно, а его выход соединен с управляемым входом задающего импульсного генератора через микроконтроллер. Вход данного устройства второй обратной связи соединен с выходами генератора накачки лазера и фотодетектора соответственно, а его выход соединен с формирователем стробирующего сигнала через последовательно включенные микроконтроллер и старт - стопный генератор. Задача данной конструкции заключается в запрете формирования стартовых импульсов на формирователе стробирующего сигнала лазера в момент времени, когда на выходе генератора накачки питающие напряжения лазера и фотодиода не достигли значений, соответствующих их оптимальному рабочему режиму, а также блокировка работы задающего импульсного генератора на короткий интервал времени каждый раз, когда ожидается прием лоцируещего импульса на фотодетекторе. Таким образом, каждый лоцирующий импульс, испускаемый лазером, происходит в условиях оптимальной его работы, а их прием происходит в условиях оптимальной работы фотодиода, когда соотношение сигнал/шум минимальны. Минимальное соотношение сигнал/шум также будет обеспечено за счет отключения задающим импульсным генератором работы генератора накачки.
Осуществление полезной модели в лазерном дальномере представлено на фиг.1, где 1 - управляемый задающий импульсный генератор, 2 - генератор накачки, 3 - лазер, 4 - фотодетектор, 5 - формирователь стробирующего сигнала, 6 - лоцируемый объект, 7 - формирующая оптика, 8 - дифференцирующий каскад, 9 - предусилитель, 10 - видеоусилитель, 11 - старт-стопный измеритель
дальности, 12 - активный делитель напряжения, 13 - аналого-цифровой преобразователь, 14 - микроконтроллер. На выходе управляемого задающего импульсного генератора 1 формируются импульсы, которые поступают на вход генератора накачки лазера и фотодиода 2. На выходе генератора накачки 2 формируются значения, которые поступают с выхода микроконтроллера 14 на вход управляемого задающего импульсного генератора 1 через цепь обратной связи, состоящей из активного делителя напряжения 12 и аналого-цифрового преобразователя 13. Таким образом, происходит стабилизация данных значений соответствующих оптимальному рабочему режиму лазера 3 и фотодетектора 4. После данного процесса на выходе формирователя стробирующего сигнала 5 формируется сигнал, который излучается лазером 3 в виде одного лоцирующего импульса, а работа управляемого задающего импульсного генератора 1 прекращается на время ожидания приема лоцирующего импульса, в результате чего прекращает работу генератор накачки 2, обеспечивая минимальный уровень помех в цепи фотоприемного тракта.
Данная конструкция позволяет получить технический результат, который обеспечивает стабильную работу лазера с фотодетектором, сводит к минимуму соотношение сигнал/шума в приемном тракте лазерного дальномера, и тем самым способствует повышению скорости и стабильности измерений максимальной дальности при различных условиях его эксплуатации.
Список использованных источников
1. Лазерный импульсный дальномер RU 2307322 С2 от 2007.09.27
2. Лазерный импульсный дальномер, RU 2288449 С2 от 2006.11.27 - прототип
Лазерный импульсный дальномер, состоящий из соединенных между собой задающего импульсного генератора, генератора накачки и лазера, который по оптическому каналу посредством оптической связи через лоцируемый объект соединен с формирующей оптикой, выход которой соединен с фотоприемным трактом, состоящим из последовательно соединенных фотодетектора, дифференцирующего каскада, предусилителя, видеоусилителя, выход которого последовательно соединен со старт-стопным измерителем дальности, а по управляемому входу лазер соединен с выходом формирователя стробирующего сигнала, вход которого соединен с выходом старт-стопного измерителя дальности, отличающийся тем, что введены обратные связи, состоящие из последовательно включенных активного делителя напряжения и аналого-цифрового преобразователя между выходами генератора накачки и входом управляемого задающего импульсного генератора непосредственно через микроконтроллер, между выходами генератора накачки и формирователем стробирующих импульсов непосредственно через микроконтроллер и старт-стопный измеритель дальности.
