Устройство для измерения дальности

Устройство для измерения дальности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение м.б. использовано в измерительной технике, в частности в геодезии, метрологии. Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния ошибок внешней среды. Отраженный от отражателя 4 луч через полупрозрачное зеркало 3 падает на плоскость матригда 6 и на ее выходе образуется электрический аналог основной спекл-картины. Сигналы с выходов линии 7 задержки поступают через сумматоры 9 и устройства 10 вычитания на первые и вторые входы компараторов 11, а сигналы с выходов фотоприемной матрицы 6 - на третьи входы компараторов 11. Интеграторы 14 производят интегрирование сигнала по длительности . Сумматор 16 производит сложение сигналов. Общий компаратор 17 сравнивает эту сумму с некоторым опорным напряжением. Если сигнал превышает этот порог, то общий компаратор 17 выдает импульс на осциллограф . 3 ил. , (С (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1364870 А1 (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4082252/24-10 (22) 01.07.86 (46) 07.01.88. Бюл. 1г 1 (71) Казанский авиационный институт им. А.Н. Туполева (72) Ш.М. Чабдаров, А.Ю. Феоктистов, А.И. Брейдбурд и Р.Х. Рахимов (53) 528.021.7(088 ° 8) (56) Патент США М - 4134677, кл. С 01 С 3/08, 16.01.79, Патент США - 4208125, кл. G 01 С 3/08, 17.07.80.

Патент ФРГ Ф 2834660, кл. G 01 С 3/ОО, 2 1.02.80. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ (57) Изобретение м,б. использовано в измерительной технике, в частности в геодезии, метрологии, Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения влияния ошибок внешней среды. Отраженный от отражателя 4 луч через полупрозрачное зеркало 3 падает на плоскость матрицы 6 и на ее выходе образуется электрический аналог основной спекл-картины. Сигналы с выходов линии 7 задержки поступают "через сумматоры 9 и устройства 10 вычитания на первые и вторые входы компараторов

11, а сигналы с выходов фотоприемной матрицы 6 — на третьи входы компараторов 11. Интеграторы 14 производят интегрирование сигнала по длительности. Сумматор 16 производит сложение сигналов. Общий компаратор

17 сравнивает эту сумму с некоторым опорным напряжением. Если сигнал пре- ж вышает этот порог, то общий компаратор 17 выдает импульс на осциллограф. 3 ил. С:

1364870

Изобретение относится к измерительной технике оптического диапазона волн и может быть использовано в геодезии, метрологии.

Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения влияния ошибок внешней среды.

На фиг. 1 показана общая схема устройства; на фиг ° 2 — переходная характеристика одного из первых кампараторов; на фиг. 3 — области мгновенного значения шума.

Устройство для измерения дальности содержит лазерный передатчик 1, новленный на одной оптической оси первым 2 и вторым 3 полупрозрачным» зеркалами и отражателем 4, опорную 5 и рабочую 6 фотоприемные матрицы, N управляемых линий 7 задержки, генератор 8 пилообразного напряжения (ГПН), N сумматоров 9,,N узлов 10 вычитания, N первых кампараторав 11, N вторых компараторов 12, N ключей 13, N интеграторов 14, блок 15 опорных напряже- 25 ний, общий сумматор 16, общий кампаратор 17 и осциллограф 18.

N выходов опорной фотоприемной матрицы соединены соответственно с первыми входами N управляемых линий

7 задержки, вторые N входов которых соединены с выходом ГПН 8, а N выходов — с первыми входами N сумматоров

9 и с первыми входами Ч узлов 10 вычитания соответственно. Вторые входы

N сумматоров 9 и вторые входы устройства 10 вычитания соединены с первым выходом блока 15 опорных напряжений, а выходы N сумматоров 9 — с первыми входами N первых компараторов 11 са- 40 ответственно.

Выходы узлов 10 вычитания соединены с вторыми входами N первых компараторов 11 соответственно. N выходов основной матрицы фотоприемных э»смен- 46 тов 6 соединены с третьими входами N первых кампаратаров 11 соответственно, выходы которых соединены с входами И интеграторов 14 соответственно.

N выходов интеграторов 14 соединены с 50 первыми входами N ключей 13 соответственно, à N выходов управляемой линии

7 задержки — соответственно с первыми входами вторых компаратарав 12, вторые N входов которых соединены с вTo рым выходом блока 15 опорных напряжений. Выходы N вторых кампаратаров 12 саединень< с вторыми входами ключей 13, соатветстсв.н»о, N выхс.сов которых < а — динены с N входами общего сумматора

16 соответственно, выход которого соединен с первым входом общего компаратара 17, второй вход которого соединен с третьим выходом блока 15 опорных напряжений. Выход общего компаратара 17 соединен с первым входом осциллографа 18, второй вход которого соединен с выходом ГПН 8.

Устройство работает следующим образом.

Лазерный передатчик 1 излучает в направлении отражателя световые импульсы с длительностью и мощностью, аналогичными известному устройству.

На своем пути от лазерного передатчика 1 луч проходит через полупрозрачные зеркала 2 и 3. При помощи полупрозрачного зеркала 2 небольшая часть энергии измерения поступает на опорную фотоприемную матрицу 5. Каждое из N элементарных фотоприемных устройств преобразует интенсивность падающего на него светового излучения в пропорциональное напряжение, а поскольку на плоскости опорной фотоприемной матрицы образуется спекл-картина, та на N выходах опорной фотоприемной матрицы будет электрический аналог реальной спекл-картины.

ГПН 8 вырабатывает пилообразное напряжение, период которого на 3-4 порядка превышает период частоты лазерного передатчика 1 и равен частоте ГПН известного устройства. Изменение мгновенного значения амплитуды, которое претерпевает сигнал на выходе

IllH в течение периода, позволяет изменять время задержки N управля- емых линий задержки от минимального до максимального значения иэмеряемого расстояния.

Отраженный от отражателя 4 луч через полупрозрачное зеркала 3 падает на плоскость рабочей фотоприемной матрицы 6 и на ее выходе образуется электрический аналог основной спеклкартины.

В момент времени, когда мгновенное знычс ние амплитуды пилообразного напряжения соответствует времени, необходимому лазерному лучу для того,чтобы дойти ат отражателя и вернуться обратно, на !

В другие моменты времени электрические аналоги спекл-картины не сов5 падают и устройство не реагирует на эти сигналы, Последующие элементы схемы производят сравнение опорного и основного аналогов спекл-картины.

Сигналы с N выходов управляемой линии 7 задержки поступают через N сумматоров 9 и N устройств 10 вычитания на соответствующие первые и вторые входы И первых компараторов, а сигналы с М выходов основной фотоприемной матрицы — на соответствующие третьи входы N первых компараторов.

Ширина разрешенной зоны (Я,; ) (фиг, 2) задается с первого выхода блока 15 опорных напряжений и может быть выбрана исходя из шумовой обстановки (день, ночь). N интеграторов

14 производят интегрирование сигнала по длительности импульса, обеспечи- 25 вая накопление по времени в течение длительности импульса. N вторых компараторов 12 и N ключей 13 служат для отключения устройства в моменты времени между импульсами, когда на N выходах управляемой линии 7 задержки нулевое напряжение, а на N выходах рабочей фотоприемной матрицы 6 имеется только шумовое напряжение. Общий сумматор 16 производит сложение сигналов. Общий компаратор сравнивает эту сумму с некоторым опорным напряжением. Если сигнал превышает этот порог, компаратор выдает импульс на осциллограф. Расстояние от начала ко40 ординат до импульса на экране осциллографа соответствует расстоянию до цели.

Если лазерный луч окажется подверженным воздействию шумов (например, фоновая засветка, туман) не по всей

45 плоскости, пересекающей лазерный луч, а по ее части происходит следующее.

Области, в которых мгновенное эначение шума превышает половину ширины разрешенной зоны (j. с )(фиг.З), 50 исключаются из рассмотрения в данный момент времени. Если же мгновенное значение шума оказывается меньше половины ширины разрешенной зоны (E„; 1 ) на выходе появляется импульс, говорящий о наличии сигнала. Интегратор на выходе первого компаратора суммирует все случаи попадания сигналов в разрешающую зону.

Общий сумматор 16 суммирует сигнальные импульсы со всей плоскости лазерного луча.

Порог срабатывания общего компаратора позволяет принимать сигнал при частичном искажении спекл-картины шумами, что в итоге приводит к повышению помехоустойчивости устройства в целом.

Формула изобретения устройство для измерения дальности, содержащее лазерный передатчик ю первое и второе полупрозрачные зеркала и отражатель, расположенные на одной оптической оси, линию оптической задержки, осциллограф и генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к вторым входам линии оптической задержки и осциллографа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния ошибок внешней среды, оно снабжено опорной и рабочей матрицами, в цепи каждого элемента опорной матрицы последовательно расположены управляемая линия опт»веской задержки, введенные сумматор, первый компаратор, интегратор, ключ и общий сумматор, вторые входы каждой из управляемых линий оптической задержки соединены с генератором пило: браэного напряжения, а выходы — с первыми входами введенных узла вычитания и второго компаратора, выход которого соединен с ключом, а второй вход — с вторым выходом введенного блока опорных напряжений, первый выход которого соединен с вторыми входами сумматора и узла вычитания, выход которого соединен с вторым входом первого компаратора, третий вход которого соединен с выходом каждого элемента рабочей матрицы, выход общего сумматора — с первым входом введенного общего компаратора, выход которого соединен с первым входом осциллографа, а второй вход — с третьим выходом блока опорных напряжений.

1364870

44а3

Составитель И. Власов

Техред M.Дидьпс Корректор М, Демчик

Редактор П. Гереши

Заказ 6577/31

Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная; 4