Лазерный дальномер

 

Изобретение относится к измерительной технике; а именно к оптической локации,и может быть использовано для измерения дальности в геодезии , авиации и других областях науки и техники. Целью изобретения является повышение точности и дальности действия за счет увеличения отношения сигнал/шум . Устройство содержит последовательно расположённые импульсный ла7 П 9 Ю 13 I зер 1 с блоком 12 накачки, поляризатор 2, объект 15, фотоприемник 3, балансный модулятор 4, согласованный фильтр 5 и блок 6 индикации с измерительной шкалой, а также опорный генератор 16, связанный с балансным модулятором 4, и синхронизатор-генератор 14 псевдослучайной последовательности импульсов, связанный первым выходом с блоком 12 накачки, а третьим выходом -- с блоком 6 индикации. В резонаторе лазера 1, образованном зеркалами 7 и 8, располоясены кювета 11 с активной средой, сепектор 13 мод, фазоанизотропньв клин 9 и частотный модулятор 10, выполненный в виде двулучепреломляющего кристалла и связанный с вторым выходом синхронизатора-генератора 14 псевдослучайной последовательности импульсов. Оптические оси частотного модулятора 10 и фаэоанизотропного клина 9 расположены перпендикулярно оси лазера 1 и развернуты друг относительно друга на угол, кратный 90 . 2 ил. ОЪ 4 pi 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УЬЛИН (19) (11) (51)5 0 01 С 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ VHHT СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕПЬСТВУ (54) ЛАЗЕРНЬ1)1 ДАЛЬНОМЕР

1 (21) 4712661/10 (22) 03.07.89 (46) 30.04.91. Вюп, )1"- 16 (71) Московский инженерно-физический институт (72) В.Н. Петровский, Е.Д, Проценко и P.À. Ыананин (53) 528.517(088.8) (56) Патент Великобритании

1"- 1585054, кл. C, 01 S 17/08, 1981.

Патент США t> 3549256, кл. G 01 С 3/00, 1968. (57) Изобретение относится к измерительной технике; а именно к оптической локации,и может быть испольэоваНо для измерения дальности в геодезии, авиации и других областях науки и техники. Целью изобретения является повышение точности и дальности действия эа счет увеличения отношения сигнал/шум, Устройство содержит последовательно расположенные импульсньп| ла2 зер 1 с олоком 12 накач :и, поляризатор 2, объект 15 фотоприемник 3, балансиый модулятор 4, согласованный фильтр 5 и олок 6 индикации с йэмерительйой шкалой, а также опорный генератор 16, связанный с балансным модулятором 4, и синхронизатор-генератор

14 псевдослучайной последовательности импульсов, связанный первым выходом с блоком 12 накачки, а третьим выходом -- с олоком 6 индикации. В резона— торе лазера 1, obpaçîâàííîì зеркаламп 7 и 8, расположены кювета 11 с активной средой, селектор 13 мод, фазоанизотропный клин 9 и частотный модулятор 10, выполненный в виде двулучепреломляющего кристалла и связанный с вторым выходом синхронизатора-генератора 14 псевдослучайной последова— тельности импульсов. Оптические оси частотного модулятора 10 и фаэоанизотропного клина 9 расположены перпен дикулярно оси лазера 1 и развернуты друг nòíîñèòåëüíî друга на угол, о кратный 90 . 2 ил.

16ч 5816

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к оптической локации, и может быть использовано для измерения дальности в геодезии, авиации и других обласгях науки и техники.

Цель изобретения — повышение точности и дальности действия путем увеличения оч ношения сигнал/шум.

Ца .фиг ° 1 представлена функцио нальная схема устройства; на фиг,2 временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства. устройство содержит импульсный лазер 1 с блоком 12 накачки, поляризатор 2, фотоприемник 3, бала сный модулятор 4, согласованньпл фильтр 5, блок 6 индикации с измерительной шкалой, синхронизатор-генератор 14 пеев- 20 дослучайной последовательности импульсов, объект 15 и опорный генератор 16.

Импульсный лазер 1 состоит из р .зонатора, образованного зеркалами 7 и 8, фазоаниэотропного клина 9, частотного 25 модулятора 10, кюветы с активной средои 11 и селектора мод 13, Работа устрой< тва осуществляется следуюпп м образом, 30

Фа зол ни зотропный клин 9, селектор мод 13 и импульсный блок 12 накачки обеспечивают импульсный двухчастотиый режим генерации лазера 1. Фязоанизотрапный клин 9 задает начальную раз35 ность частот между двумя оптическими частотами, генерируемыми лазером 1.

Ири включении импульса накачки Ч(1.) (фиг, 2а) синхронно с ним с выхода 2 синхронизатора-генератора 14 (фиг. 1) на частотный модулятор 10 начинает поступать напряжение в виде импульсов псевдослучайной последовательности (на фиг. 2б изображена одна из Boçèoæных реализаций). Импульс синхронизя 45 ции выдается с выхода 1 синхронизатора-генератора 14 на блок 12 накачки.

11од действием приложенного к часто.— ному модулятору 1О напряжения генерируемые лазерным передатчиком I опти50 ческие частоты 1 и ) измеияютс» на одинаковую величину G;;;r- /2, знаки изменения противопол вы (фиг. 2в) . Для этого фазоянпзотроиньй1 клин 9 и частотный модулятор 10, вы55 полненный из дву:;учепреломлнющего кристалла, ориентированы таким обраэом, что их оптические оси перпенаикулярны оси резонатора лазера 1 и сос;гавляют друг с другом угол, кратный б

90 . 11ри этом изменения показателей преломления для обыкновенного и нсобыкновенного лучей под действием приложенного к частотному модулятору

10 напряжения равны по величине.и противоположны по знаку, В результате эа время Т генерации лазерного импульса разность между огтчческими частотами, генерируемыми лазером 1, изменяется на величину 2 D по закону изменения модулирующего напряжения (фиг. 2г).

Фотопрпемник 3 (фиг, 1) регистрирует оиения между генерируемыми лазером 1 частотами, поэтому частота электрического сигнала на выходе фотоприемника повторяет зависимость приложенного к частотному модулятору 10 напряжения.

Интенсивность излучения за время действия импульса Т практически не изменяется (фиг. 2a). Для согласования спектра сигнала, поступающего с выхода;ротоприемника 3, с частотной характеристикой согласованного фильтра 5 используется балансный модулятор 4, на который подается от опорного генератора 16 напряжение частотой Я, что позволяет тякже увеличить ширину спектра сигнала на входе согласованнога фильтра 5 в два раза. На выходе согласованного фильтра 5 формируется короткий импульс, временное положение которого характеризует расстояние до объекта 15. ьлок 6 индикации предназначен для измерения этого времени задержки относительнс стартового импуль са, поступающего на него с выхода

3 синхронизатора-генератора 14 псевдо.случайной последовательности импульCOII .

11рименение пс евдослучайной последовательности позволяет уменьшить уровень боковых лепестков и сузить основнои ппк корреляционной функции, то приводит к увеличению отношения сигнал/шум и повышению разрешающей способности дальномера. Использование двухмодового лазера 1, генерируемые частоты которого жестко связаны между собой приводит к уменьшению влияния дестабилизирующих факторов на частоту электрического сигнала ti закон модуляции, что,позволяет практически избежать уменьшения степени сжатия сигнала в cot JIRcoBclHHQM IIItt 1le 5 H также приводит к увеличению отношения сигнял/шум. нерпе»ц»»»куляр»»о оси лазера и развернуты друг относительно друга на угол, кратный 90 .

Ф /о а) 0 ф

If г) 1

Составитель Ь . Долгий

Техред Л. Сердюкова Корректор Н. Король

Редактор С. Лисина

Заказ 1344 Тираж 317 Подписное

ВНИИПИ Государстве»»ного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент, г.ужгород, ул. Гагарина,101

5 164581

Ф о р л» у л а и з о б р е т е н и я

Лазерный дальномер, содержащий последовательно расположе»»ные импульсный лазер с частотным моду -.ятором и блоком накачки, фотоприемник, балансный модулятор, согласованный фильтр и блок индикации с измерительной шкалой, а также опор»»ьп» генератор, связанный с балансным »одулятором, о тл и ч а»ощи и с я тем, что, с цель»а повышения точности и дальност;» действия за счет увеличения отношения с»гнал/шум, в него введены си»»хро»»»»затор-генератор псевдослучайной посл довательности импульсов и поляризатор, Ф

6 6 расположенный между лазером и фотоприемником, лазер выполнен с селекторе»», од и фазоаниэотропным клином, ч-ic готпый» модулятор выполнен в виде двулучепреломля»ацего кристалла, блок нак-; »,и подкл»учен к первому выходу синхронизатора-генератора псевдослучай»»»ой последовательности импульсов, второй и третий выходы которого соединены соответственно с частотным модулят -ром и блоком индикации, а опт.»ческпе бси частотного модулятора и фаэоаннэотропного клина расположены