Устройство для измерения дальности

 

Изобретение относится к измерительной технике оптического диапазона волн и может быть использовано в геодезии, метрологии. Целью изобретения является повышение производительности при неизменной точности измерения за счет использования каналов согласованной фильтрации. По импульсу запуска с формирователя 16 лазерный передатчик 1 излучает световой импульс с длительностью, равной длительности импульса запуска, который проходит через полупрозрачные зеркала 2 и 3 и возвращается от отражателя 4. От зеркал 2 и 3 световой импульс попадает на плоскости опорной 5 и рабочей 6 фотоприемных матриц. Сигналы с каждой ячейки опорной фотоприемной матрицы 5 поступают на входы первых фильтров 7, напряжения с которых запоминаются в блоках выборки-хранения 8, которые обнуляются по переднему фронту импульса с формирователя 16. Сигналы с блоков выборки-хранения соответственно регулируют коэффициенты усиления усилителей 10. Сигналы с ячеек рабочей фотоприемной матрицы 6 поступают на вторые фильтры 9 и усилители 10. В результате над рабочим сигналом производится согласованная фильтрация, т.к. АЧХ каждой цепочки управляемых узкополосных фильтров формируется спектральными составляющими самого сигнала. Сигналы с усилителей 10 суммируются на сумматорах 11, сигналы с которых поступают на общий сумматор 12. С блока опорных напряжений 13 на первый вход компаратора 14 поступает опорное напряжение, на второй вход сигнал с общего сумматора 12. Компаратор 14 сравнивает эти сигналы и при превышении сигнала с общего сумматора над опорным напряжением выдает импульс на осциллограф 15, звертка которого запускается от импульса с формирователя 16. Время от начала развертки до импульса с компаратора 14 пропорционально расстоянию до отражателя 4.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1478043

f5D 4 0 0! С 3/00, 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (5 7) Изобретение относится к из мерительной технике оптического диапазона волн и может быть использовано в геодезии, метрологии, Целью изобрете ния является повышение производительности при неизменной точности измерения за счет использования каналов согласованной фильтрации, По импульсу запуска с формирователя 16 лазерный передатчик 1 излучает световой импульс с длительностью, равной длительности импульса запуска, который

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 01НРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4236015/24-! 0 (22) 27,04.87 (46) 07,05,89. Бюл, ff !7 (7oI) Казанский авиационный институт ии. А.Н.Туполева (72} Ш,M.Чабдаров, А.fo,Феоктистов, А,И,Брейдбурд, Р,Х,Pахимов

H Р.Г,Динмухаметов (53) 528,021.7(088,8) (56) Патент GlfA h"- 4 134677, кл. G 01 С 3/08, 16.01,79.

Патент ФРГ ff 2834660, кл. G О! С 3/00, 21,02,80.

Заявка СССР ff 4082252, кп. G О1 С 3/00> О!.07.86. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ !1ЗИКРЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ

1478043 проходит через полупрозрачные зеркала 2 и 3 и возвращаегся от отражателя 4 ° От зеркал 2 и 3 световой импульс попадает на плоскости опорной

5 и рабочей 6 фотоприемных матриц, Сигналы с каждой ячейки опорной фотоприемной матрицы 5 поступают на входы первых фильтров 7, напряжения с которых запоминаются в блоках выборки-хранения 8, которые обнуляются по переднему фронту импульса с формирователя 16, Сигналы с блоков выборки-хранения соответственно регулируют коэффициенты усиления усилителей 10, Сигналы с ячеек рабочей фотоприемной матрицы 6 поступают на вторые фильтры 9 и усилители 10, В результате над рабочим си гн алом произ водит ся согласованная фильтрация, т. к.!

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

Целью из обретения явля ется повышение производительности при неизменной точности измерения.

На фиг,! показана общая схема устройства; на фиг,2 — амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) фильтра и суммарная АЧХ на выходе усилителей пр и во зд ейс твин опорного си гнал а, Устройство для измерения дальности содержит лазерный передатчик 1, установленный. на одной оптической оси с первым 2 и вторым 3 полупрозрачными зеркалами и отражателем 4, опорную

5 и рабочую 6 фотоприемные матрицы, первые фильтры 7, блоки 8 выборки и хранения, вторые фильтры 9, усилители 10, сумматоры 11, общий сумматор

12, блок 13 опорных напряжений, компаратор 14, осциллограф 15, формирователь 16, выход которого соединен с входом лазерного передатчика 1, вторым входом осциллографа 15, вторыми входами блоков 8 выборки и хранения °

Выходы опорной фотоприемной матрицы 5 соединены с входами пер вых

f0 !

АЧХ каждой цепочки управляемых узкополосных фильтров формируется спекттр ал ь ными со ст а вля ющи ми с амо го си г нала, Сигналы с усилителей 10 суммируются на сумматорах 11, сигналы с которых поступают на общий сумматор

l2, С блока опорных напряжений 13 на первый вход компаратора 14 поступает опорное напряжение, на второй вход — сигнал с общего сумматора 12, Компар атор 14 сравнивает эти сигналы и при превышении сигнала с общего сумматора над опорным напряжением выдает импульс на осциллограф 15, развертка которого запускается от импульса с формирователя 16, Время от начала развертки до импульса с компаратора 14 пропорционально расстоянию до отражателя 4, 2 ил °

2 фильтров 7 соответственно, выходы которых соединены с первыми входами блоков 8 выборки и хранения соответственно, выходы последних соединены с вторыми входами усилителей !О соответственно, Выходы рабочей фотоприемной матрицы 6 соединены с входами фильтров 9 соответственно, выходы которых соединены с пер выми входами усилителей 10 соот вет ст венно, причем выходы усилителей 10 соединены с входами сумматоров 11 соответственно, выходы которых соединены с входами об|цего сумматора 12 соот вет ст венно, Выход сумматора 12 соединен с вторым входом компаратора 14, первый вход которого соединен с выходом блока 3 опорного напряжения, а выход — с первым входом осциллографа 15.

Устройство работает следующим образом, Формирователь 16 формирует импульс запуска, который поступает на лазерный передатчик 1, запускает развертку осциллографа 15 и производит стробирование блоков 8 выборки и хранения, Лазерный передатчик 1 излучает в направлении отражателя 4 световой импульс длительностью, равной импуль.су запуска формирователя 16. На своем

147804 3 пути от лазерного передатчика 1 луч проходит ч ер ез полупрозрачные з ер кала 2 и 3, С помощью полупрозрачного зеркала 2 неболыаая часть энергии импульса поступает на опорную фотоприемную матрицу 5„На выходах ячеек опорной фотоприемной матрицы 5 образуется электрический аналог реальной спекл-картина, который изменяется в течение длительности импульса.

Сигнал с каждой ячейки опорной. фотоприемной матрицы 5 поступает на первые фильтры 7, на выходах которых появляются напряжения, . соответствующие спектральным составляющим данного сигнала, Э ти напряжения з апоминаются в блоках 8 выборки и хранения и с помощью вторых фильтров 9 и усилителей 1О строят такую АЧХ (фиг.2), которая согласована с данным сигналом, Воэращенный отражателем 4 световой сигнал через полупрозрачное зеркало падает на плоскость рабочей 25 фотоприемной матрицы 6, и на ее выходе образуется электрический аналоr рабочей спекл †карти, Сигнал с каждой ячейки рабочей фотоприемной матрицы 6 поступает.на входы вторых Зр фильтров 9 и через усилители 10 ыа сумматор 11. В результате над сигналом производится согласованная фильтрация, так как АЧХ каждого канала об— работки формируется спектральными составляющими самого сигнала, Сумматор 11 производит сложение сигналов от управляемых узкополосных фил ьтро в в каждом канале со гл а со ванной фильтрации, Общий сумматор 12 40 производит сложение сигналов по всей плоскости рабочей фотоприемной матрицы от каналов согласованной фильтрации, Компаратор 14 сравнивают эту сумму с опорным напряжением, з адаваемым блоком 13 опорного напряжения.

Если сигнал превышает этот порог, то компаратор выдает импульс на осциллограф 15, Если на вход рабочей матрицы при ходит помеховый сигнал, то так как он имеет спектр, отличный от рабочего сигнала, на выходах усилителей

10 напряжение намного меньшее, чем в случае рабочего сигнала, После их суммирования ко мпар атор 14 не ср абатывает, и будет правильное нсобнаружсние сигнала.

Временные и спектральные характеристики сигналов однозначно определяются преобразованием Фурье, Поэтому необходимую точность измерения можно получить, увеличивая число фил ьтрон

7 и 9, т.е ° уменьшая разность 41 i,—

Таким образом, устройство одним световым импульсом производит измерение нужного расстояния, при этом точность измерения не изменяется, Q, Ф время уменьшается в 10 — 1О раз, Ф о р» у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения дальности, содержащее лазерный передатчик, первое и второе полупрозрачные зеркала и отражатель, расположенные на одной оптической оси, опорную и рабочую фотоприемные матрицы с ячейками, блок опорных напряжений, общий сумматор, компаратор и осциллограф, первый вход которого соединен с выходом компаратора, соединенного первым входом с выходом блока опорных напряжений, а вторым входом — с выходом общего сумматора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения производительности, оно снабжено параллельными каналами согласованной фильтрации по числу ячеек фотоприемных матриц, в каждый из которых включены цепочки управляемых узкополосных фильтров с последовательно подключенными к выходу ячейки опорной фотоприемной матрицы первым фильтром, . блоком выборки и хранения и усилите:лем, второй вход которого связан с выходом второго фильтра, соединенного входом с выходом соответствующей ячейки рабочей фотоприемной матрицы, один иэ входов второго сумматора соединен с выходом усилителя, вход лазерного передатчика соединен с выходом введенного формирователя, подключенного к второму входу осциллографа и к вторым входам блоков выборки и хранения, а выходы вторых сумматоров соединены с соответствующими входами общего. сумматооа.

1478043

" К-f 4

К (и) Составитель В,Попов

Техред А.Кравчук

Редактор В.Петраш

Корректор Л.Пилипенко

Заказ 2352/40 . Тираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Узгород, ул. Гагарина,101