Приемо-передающий канал неконтактного датчика цели

Приемо-передающий канал неконтактного датчика цели

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область применения

Изобретение относится к области вооружений и может быть применено в неконтактных взрывателях, использующих излучение оптического диапазона, для определения заданного расстояния до цели, например, в кумулятивных боеприпасах.

Уровень техники

Известно устройство с дистанционно управляемой ракетой [1], в котором приемо-передающий канал неконтактного датчика цели состоит из источника оптического излучения и двух фотоприемников, один из которых является основным, а второй - дополнительным. Ось диаграммы направленности пучка излучателя пересекает ось диаграммы чувствительности основного фотоприемника на меньшем расстоянии от ракеты, чем ось диаграммы чувствительности дополнительного фотоприемника. Чувствительность дополнительного фотоприемника выше, чем основного. При сближении ракеты с целью сначала появляется сигнал на дополнительном фотоприемнике, затем - на основном. В момент времени, когда амплитуда сигнала с основного фотоприемника превышает амплитуду сигнала с дополнительного фотоприемника, происходит идентификация цели.

Приемо-передающий канал данного устройства имеет следующие недостатки:

- низкая точность определения заданного расстояния до цели вследствие низкой точности установки положения осей диаграммы направленности пучка излучателя и диаграммы чувствительности фотоприемника (обеспечивается только технологически);

- низкая защищенность от оптических помех, поскольку на фотоприемник попадает излучение всего спектрального диапазона;

- отсутствие возможности оперативного изменения заданной дистанции идентификации цели без внесения изменений в конструкцию приемо-передающего канала.

Известно оптическое устройство с двойным полем наблюдения для обнаружения цели [2], в котором приемо-передающий канал неконтактного датчика цели состоит из источника оптического излучения, фотоприемника, установленного в плоскости изображения фокусирующего объектива и имеющего первый и второй чувствительный элементы, расположенные так, что образуют два смежных поля наблюдения для приема отраженного излучения, и блока сравнения, связанного с чувствительными элементами. Излучение источника отражается от поверхности цели и попадает на чувствительные элементы приемника. Когда мощность отраженного излучения, принятого первым чувствительным элементом, превышает по интенсивности определенный уровень и мощность излучения, принятого вторым элементом, на выходе блока сравнения вырабатывается сигнал идентификации цели.

Приемо-передающий канал данного устройства обладает теми же недостатками, что и приемо-передающий канал, входящий в устройство [1]. Данные недостатки снижают эффективность устройства и сужают область его возможного применения.

В качестве прототипа взято устройство [2], как наиболее близкое по технической сущности к заявляемому.

Сущность изобретения

Задачей изобретения является создание высокоточного, помехозащищенного приемо-передающего канала неконтактного датчика цели.

Техническим результатом является наряду с повышением точности определения требуемой дистанции до цели и улучшением помехозащищенности расширение области возможного применения устройства.

Технический результат достигается тем, что в приемо-передающем канале неконтактного датчика цели, включающем источник оптического излучения, фокусирующий объектив, фотоприемник, установленный в фокальной плоскости объектива и имеющий, по крайней мере, два чувствительных элемента, расположенных с возможностью регистрации смежных полей наблюдения, и блок сравнения, новым является то, что он снабжен установленными за источником оптического излучения коллимирующим объективом и юстировочной оптической системой, выполненной в виде пары оптических клиньев с возможностью независимого вращения, и светофильтром, установленным между фокусирующим объективом и фотоприемником. При этом приемо-передающий канал неконтактного датчика цели снабжен юстировочной оптической системой в приемном канале, выполненной в виде пары оптических клиньев с возможностью независимого вращения, а светофильтр пропускает только излучение с длиной волны источника излучения.

Не обнаружены технические решения, совокупность признаков которых совпадает с совокупностью признаков заявляемого устройства. Эта новая совокупность признаков обеспечивает получение вышеуказанного технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию "изобретательский уровень".

Юстировочная оптическая система, установленная за коллимирующим объективом, обеспечивает с высокой точностью пересечение осей диаграммы направленности пучка излучателя и диаграммы чувствительности фотоприемника на требуемом расстоянии. Такой способ юстировки обеспечивает высокую точность определения заданной дистанции идентификации цели, поскольку она, в первую очередь, определяется именно этим параметром. Использование юстировочной оптической системы, кроме того, позволяет оперативно изменять дистанцию идентификации цели в процессе производства, не внося при этом изменения в конструкцию приемо-передающего канала. Данное обстоятельство существенно расширяет область возможного применения предлагаемого устройства.

Дополнительная юстировочная оптическая система, установленная перед фокусирующим объективом, обеспечивает независимость заданной дистанции идентификации от угла наклона поверхности цели за счет возможности совмещения точки пересечения осей диаграммы направленности источника оптического излучения и диаграммы чувствительности фотоприемника с осью устройства.

Светофильтр, имеющий полосу пропускания, соответствующую длине волны источника оптического излучения, значительно повышает защищенность блока от оптических помех широкого спектрального диапазона.

На фиг. 1, 2 представлена оптическая схема приемо-передающего канала неконтактного датчика цели. Она включает в себя источник оптического излучения 1, установленный в фокальной плоскости коллимирующего объектива 2, коллимирующий объектив 2, юстировочную оптическую систему 3 (1), установленную за коллимирующим объективом 2, дополнительную юстировочную оптическую систему 3 (2), установленную перед фокусирующим объективом 4, фокусирующий объектив 4, светофильтр 5, установленный между фокусирующим объективом 4 и фотоприемником 6, и фотоприемник 6. Фотоприемник 6 имеет не менее двух светочувствительных площадок и установлен в фокальной плоскости фокусирующего объектива 4.

Приемо-передающий канал неконтактного датчика цели работает следующим образом.

Оптическое излучение источника 1, сколлимированное объективом 2, попадает на поверхность цели. Предварительно, с помощью котировочных оптических систем 3 (1) и 3 (2) ось диаграммы направленности оптического излучения и ось приемной диаграммы фотоприемника сориентированы в пространстве таким образом, что пересекаются на заданной дистанции от изделия, при этом точка пересечения лежит на его продольной оси. Когда поверхность цели находится на этой дистанции, световое пятно попадает одновременно на две светочувствительные площадки фотоприемника, причем центр пятна находится посередине между ними. Отраженное от поверхности цели излучение фокусируется объективом 4 на фотоприемник 6. Блок сравнения анализирует сигналы со светочувствительных площадок. Когда поверхность цели находится дальше заданной дистанции, амплитуда сигналов со второй светочувствительной площадки больше, чем с первой. В момент времени, когда амплитуды сигналов с обеих площадок превышают некоторое пороговое значение, и при этом амплитуда сигнала с первой площадки превысит амплитуду сигнала со второй, блок сравнения вырабатывает сигнал идентификации цели.

Авторами разработан и изготовлен макет приемо-передающего канала неконтактного датчика цели, выполненный в соответствии со схемой, изображенной на фиг. 1 и 2.

Испытания, проведенные на макете, показали работоспособность и эффективность заявляемого устройства.

Предлагаемое изобретение, кроме вышеуказанного использования, также может найти применение в качестве датчиков, использующих излучение оптического диапазона для определения заданного расстояния до объекта.

Источники информации

1. Заявка Франции №2655140 по кл. F 42 С 13/02, опубл. 10.05.91.

2. Патент США №4532867 по кл. F 42 С 13/02, опубл. 06.08.85.

1. Приемо-передающий канал неконтактного датчика цели, включающий источник оптического излучения, фокусирующий объектив, фотоприемник, установленный в фокальной плоскости объектива и имеющий, по крайней мере, два чувствительных элемента, расположенных с возможностью регистрации смежных полей наблюдения, блок сравнения, отличающийся тем, что он снабжен установленными за источником излучения коллимирующим объективом и юстировочной оптической системой, выполненной в виде пары оптических клиньев с возможностью независимого вращения, а также светофильтром, размещенным между фокусирующим объективом и фотоприемником.

2. Приемо-передающий канал неконтактного датчика цели по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной юстировочной оптической системой, установленной перед фокусирующим объективом и выполненной в виде пары оптических клиньев с возможностью независимого вращения.

3. Приемо-передающий канал неконтактного датчика цели по п.1, отличающийся тем, что светофильтр имеет полосу пропускания, соответствующую длине волны источника оптического излучения.