Авиапрофилеграф
Иллюстрации
Показать всеРеферат
СОЮЭ ООВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .
РЕСПУБЛИН,SU„„1035
gag 6, 01 С 7/04 // 6 О1 С 3/08 с
Ф
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
И ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3394064/18-10 (22) 10.02;82 (46) 15.08.83. Бюл. М 30 (72) А.А.Ветров, А.Г.Кулясов, Л.E.Иарасин; 6.В.Логов и С.А.Соколов (53) 528.54-528.517(088.8) (56) 1. Прилепин M.T., Голубев А. Н.
Оптические квантовые генераторы в геодезических измерениях. И., "Недра". с,72-74.
2. Авторское свидетельство ГДР
М .136538, кл. 6 01 С 7/06, 1978, 3. "Оптико-механическая промышленность". 1979, М 12, с. 18-2 1. (54) (57) АВИАПРОФИЛОГРАФ на основе лазерного фазовогЬ дальномера с злектрооптическим модулятором поляризационного типа, анализатор которого в виде призмы Глана установлен на входе передающей телескопической системы, и фотоприемником, установленным:за полевой диафрагмой в Фокальной плоскости приемного объекти ва и аодключенным к Фазоизмерительному блоку, о т л и ч а ю щ и.й с я тем, что, с целью повышения надежнос1 ти результатов измерений путем одновременной съемки профиля в двух сечениях, в плоскости, перпендикуляр. ной к плоскости, проходящей через оп-тическую ось системы, и перпендикулярной воздушному промежутку призмы
Глана, установлено зеркало под углом с к оптической оси в пределах от
45 до 45 -соои на расстоянии М по перпендикуляру к оптической оси до ее пересечения воздуеным промежутком призмы Глана, равном М=1.$g24vо + — 2
D а в фокальной плоскости приемного объектива установлена дополнительная полевая диафрагма, за которой уста- ® новлен дополнительный фотоприемник, подключенный к дополнительному фазоизмерительному блоку, при этом ы, означает половину угла поля зрения телескопической передающей системы, Ц
- расстояние от точки пересечения до входного зрачка телескопической системы;, " диаметр этого зрачка.
Ф 1О
Изобретение относится к построению профилей местности, а точнее к системам построения профилей путем измерения высот до точек подстилающей по» . верхности с летательных аппаратов.
Известны авиапрофилографы с использованием сканирующих систем сразверткой лазерного луча и матричными фотоприемниками (1 ) и с использованием электрооптических фазовых лазерных дальномеров (2 ).
Авиапрофилограф (1), обладающий высоким быстродействием и позволяющий строить сразу несколько профилей,по точности уступает Фазовым дальномерным системам.
Наиболее близким к предлагаемому является авиапрофилограф, no" строенный на основе лазерного Фазового дальномера с электрооптическим модулятором поляриэационного типа, анализатор которого в виде призмы
Глана установлен на входе передающей телескопической системы, и фотоприемником, установленным за полевой диафрагмой в фокальной плоскости приемного объектива и подключенным к фазоизмерительному блоку. Такой авиапрофилограф с гелий-неоновым лазером обеспечивает высокоточное профилирование с записью результатов измерений на регистратор (3 ).
Однако в известном авиапрофилографе не исключена возможность грубых ошибок, особенно при наиболее распространенном цифровом измерении Фазы с преобразованием разности фаз во вре" менной интервал, когда для Фаз, близ" ких к Оо, возникают "мертвые зоны".
Кроме тога, .затруднения с учетом изменений. высоты полета носителя при регистрации абсолютных высот под
;уровнем моря, снижают надежность измерений.
Цель изобретения - повышение надежности результатов измерений путем одновременной съемки профиля в двух сечениях.
Поставленная цель достигается тем, что в авиапрофилографе на основе лазерного фазового дальномера с электрооптическим модулятором поляризационного типа, анализатор которого в виде призмы Глана установлен на входе передающей телескопической системы, и фотоприемником, установленным за полевой диафрагмой в Фокальной плсскости приемного объектива и подключенным к Фазоизмерительному блоку, 5 10
20 в плоскости, перпендикулярной плоскости проходящей через оптическую ось передающей системы и перпендикулярной воздушному промежутку призмы Глана, установлено зеркало под углам с к оптwåñêoé оси в пределах от 45 до 45 -ю и на расстоянии
/lh no перпендикуляру к оптической оси до ее пересечения с воздушным промежутком призмы Глана, равном
8=Lip 2 <+ >, а в Фокальной плоскости приемного объектива установлена полевая диафрагма, за которой установлен дополнительный фотоприем ник, подключенный к дополнительному
Фазоизмерительному блоку, при этом ада означает половину угла поля зрения телескопической передающей системы, Ь - расстояние от точки пересечения до входного зрачка телескопической системы, Д диаметр этого зрачка.
На чертеже приведена блок-схема предлагаемого авиапрофилографа.
2 Лйиапрофилограф содержит лазер
1 электрооптический кристалл 2, призма Глана 3, зеркало 4, положение входного зрачка 5 телескопической системы, телескопическая система
6 и 7, генератор 8 масштабной частоты, Фазоизмерительные блоки 9 и 12, фотоприемники 10 и 13, полевые диафрагмы 11 и 14, приемный объектив 15, Излучение лазера 1 модулируется
35 по интенсивности с частотой масштабного генератора 8 с помощью электрооптического модулятора, состоящего из электрооптического кристалла 2 и анализатора - призмы Глана 3. Призма Глана, разделяющая излучение, прошедшее кристалл 2, на два ортогонально поляризованных пучка, служит для преобразования модуляции света по поляризации в модуляцию по интен1сивности. При этом, фаза модуляции пучка, перпедикулярного оптической оси, отличается на 180 от фазы . модуляции излучения, распространяющегося вдоль оптическо" оси (если, 50 например, в данный момент времени осевой пучок после призмы Глана имеет максимальную интенсивность, то второй, пучок - минимальную, и наоборот ).
Излучение после призмы Глана, перпендикулярное оптической оси, отражается от зеркала 4, установленного таким образом, чтобы отраженное излучение попало на входной зрачок теле1035422
3 скопической системы 6 и 7 под углом
LO „ не превышающим половину угла поля зрения системы 6 и 7, равного
2wо. В этом случае на выходе передающей оптической системы формируются два пучка излучения, распространяющиеся под углом друг к,другу. Если увеличение телескопической системы
1 равно —, угол между выходными пучг у ками равен- —, а рассходимость пучков излучения равна —,где Ы вЂ” расходимость излучения лазера.. Расположение зеркала и его ориентация легко определяются по соотношениям геометрической оптики. ПЛоскость зеркала должна быть перпендикулярна плоскости, содержащей оптическую ось системы, и плоскости воздушного промежутка призмы Глана. Угол между зеркалом и оптической осью лежит в пределах от 45 до 45 - -"- -, à расстояние I4 по перпендикуляру к оптической оси, лежащему в плоскости, перпендикулярной плоскости воздуш ного промежутка призмы Глана, от точки пересечения оптической оси с плоскостью воздушного промежутка до зеркала не превышает и =1„ 2и .—
Э
0 2 где L - расстояние от точки пересечения оптической оси с плоскостью воздушного зазора до входного зрач ка телескопической системы, а Π— диаметр входного зрачка.
При развороте в плоскости лазера и модулятора с призмой Глана относительно оптической оси телескопической системы на угол, не превышающий ы,, значения угла o(.и расстояния М лежат в призмах К ь45 - мг, М «(4 tg Z cLJ0 + ) в этом случае пучки распространяются симметрично оптической оси. Пучки лучей передатчика после отражения от.исследуемой поверхности собираются приемным обьективом 15 в разных точках плоскости изображения, ограниченных для пространственного разделения пучков и снижения фоновых засветок полевыми диафрагмами 11 и 14. 3а диафрагмами установлены. фотоприемники
10 и 13, сигналы с которых поступают на соответствующие фазо- . измерительные блоки 9 и 12. Фа" зометры измеряют разность фаз между напряжением масштабного генератора и сигналами с фотоприемников. Таким
:образом; осуществляется одновременное измерение расстояния до двух точек
1 поверхности.
Если при движении летательного средства вертикальная плоскость, в которой лежат оба пучка передатчика, . составляет угол, отличный от Оо с нв" правлением горизонтального полета, .то авиапрофилограф одновременно измеряет два параллельных профиля подстилающей поверхности. При этом,-изменяя указанный угол, возможно изме".
1р .нение расстояния между измеряемыми .профилями на местности.
Наиболее оптимальным является концентрическое расположение в одной плоскости вь1ходного зрачка передаю" щей и входного зрачка приемной сис" тем. В этом случае положение полевых диафрагм остается неизменным при изменении высоты полета. Для уменьшения диаметра линз и веса передающей телескопической системы целесообразно выходной зрачок ее, совместить с оправа линзы 7, угол и) выбрать равным к,для данной системы, а расстояние И = Одев.
При этом, при ширине пучка, равной и или меньшей диаметра входного Зрачка оба пучка наиболее полна и симметрично относительно оптической оси заполняют световой диаметр линзы 7. (Это соответствует также случаю,ког" да ьо = 2мо, >=Lt@2 o)
Угол ж1- ф может быть 1,5 что при высотах полета 100-500 м позволяет получить максимальное расстояние между профилями от 2,6 до 13 м соответственно.При этом геометрическая разность вертикального и наклонного расстояний составляет для перепадов высот профи40 ля до 100 м (частота модуляции
1,5 ИГц, фазовый цикл 100 м) около
3 cM„ что лежит в пределах погрешности измерения профиля поверхности базовым профилографом.
45 Предлагаемыи авиапрофилограф Ф .ес" печивает одновременное измерение двух сечений профиля поверхности без увеличения мощности излучения лазера и при сохранении всех характеристик базового прибора по каждому каналу, как в частности дальности действия, так и быстродействия и точности измерения профиля. Использование двух пучков со сдвигом фазы модуляции на 180 позволяет определить вероятНый ход изменения профиля при попадании разности фаз по одному из каналов в "мертвую зону" фазомет1035422 6 жат в пределах погрешности измерений прибора ), то полет гориэонтален, если не равны, то высота полета изменится и величина этого изменения высоты может быть расчитана по известному, углу *, высоте и скорости полета самолета, ра по измерению профиля по другому каналу. При совмещении плоскости пучков с вертикальной плоскостью. содержащей вектор, горизонтальной скорости полета, т.е. когда по обоим каналам измеряется со сдвиго : во времени один и тот же профиль, профилограф полностью исключает ошибки измерения, связанные с наличием "мертвой зоны", и, кроме tO того, позволяет исключить при обработке профилограмм ошибки, обуслов1 ленные изменением высоты полета носителя в ходе измерений: если высоты одноименных точек профиля, изме-: 1 ренные по обеим каналам равны (ле "
Авиапрофилограф сокращает полетное время накопления статических данных и обеспечивает увеличение объема. и достоверности информации о профиле исследуемой поверхности по сравнению с профилографом,измеряющим только один профиль подстилающей поверхности.
ВНИИПИ Заказ 5811/41 Тираж 602 Подписное аа ю. Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4