NO153825B - Maaleinnretning til bestemmelse av ekstinksjonsverdien ved laser-avstandsmaalere. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en måleinnretning som tjener til bestemmelse av ekstinksjonsverdien ved laser-avstandsmålere og omfatter separate stråleveier for laser-sender og laser-mottager, et filterkammer som er innføyet i den optiske strålevei mellom laser-sender og laser-mottager og inneholder optiske dempningsfiltre, en optisk avskjermning for den udempede laser-stråle og minst én lysbølgeledning av bestemt lengde.

For forskjellige, f.eks. militære anvendelser blir der allerede i stor utstrekning benyttet laser-avstandsmålere for nøyaktig og rask bestemmelse av et objekts avstand, f.eks. avstanden mellom et målobjekt og et våpen. Rekkevidden av laser-avstandsmålere avhenger for det første av måleapparatenes egne data med hensyn til effekt og for det annet av parametre som ikke er spesifikke for apparaturen og knapt lar seg bestemme i praksis. Det er således ikke mulig å bestemme rekkevidden objektivt ved, oppmåling av naturlige mål i terrenget og dermed å sammenligne forskjellige laser-avstandsmålere med hverandre. Likeledes er det meget vanskelig å bestemme laser-avstandsmåleres enkelte data som f.eks. utgangseffekt og mot-tagerfølsomhet med tilstrekkelig nøyaktighet innen en forsvarlig omkostningsramme for måleapparaturen.

Hittil har dette problem vært løst ved såkalt ekstinksjons-måling. Bestemmelsen av ekstinksjonsverdien kan f.eks. gjennom-føres som følger med en anordning som vist skjematisk på fig. 1.

I en definert avstand fra en laser-avstandsmåler L blir der opp-stilt en stor måltavle Z med kjente spredningsegenskaper. Denne avstand blir målt under innføyelse av kalibrerte dempningsfiltre i en optisk strålevei for laser-avstandsmåleren. Som ekstinksjons-verdi er definert f.eks. den dempningsverdi, målt i dB, hvor der ennu oppnås 50 % sannsynlighet for oppdagelse. Denne målemetode har særlig de følgende ulemper: Atmosfærisk innvirkning bevirker en endring i måltavlens refleksjonsegenskaper. Videre må der ved oppmåling av naturlige mål i terrenget, særlig i tilfellet av anvendelsen av YAG-Nd-lasere treffes særskilte beskyttelses- og sikkerhetsforholdsregler mot øyenskader (avsperring av området). Ytterligere ulemper ved denne målemetode ligger i at der behøves forholdsvis stor plass og målingen bare kan gjennomføres i godt vær.

Fra DE-A 28 09 812 er der kjent en passiv optisk avstands-områdesimulator med en adapter for mekanisk tilkobling til et optisk radarsystem som sender ut en lyststråle med på for-hånd gitt frekvens og mottar reflektert lysstråling samt eventuelt fremmed lysstråling. Den kjente simulator gjør det mulig å kontrollere og justere optiske radar- resp. lasersystemer og har en kapsel som virker som optisk avskjermning for den udempede laserstråle og inneholder et svekningsledd som demper alle stråler fra og til det system som skal kontrolleres. Dessuten er der i lysveien innskutt et dempningsledd som er anordnet i et kammer og tjener til fininnstilling, og som består av to mot hinannen skrånende glassplater. Som optisk forsinkelsesledning er der anordnet en lysledende fiber som er viklet på en spole og har bestemt lengde samt oppviser en reflektor ved sin ene ende for å skaffe et ekkosignal hvormed det er mulig å fastslå avstandskalibrering av et optisk radarsystem.

Til grunn for oppfinnelsen ligger nu den oppgave å skaffe en måleinnretning som egner seg til bestemmelse av ekstinksjonsverdien ved laser-avstandsmålere, og som med minst mulig påkostning fremfor alt gjør det mulig å utføre en objektiv og mest mulig nøyaktig bestemmelse av de data med hensyn til effekt som er avgjørende for en laser-avstandsmålers rekkevidde, og det uavhengig av ytre innflytelser og med samtidig full beskyttelse mot farlige laser-stråler.

Ved en ir/ileinnretnj-ncr av den innledningsvis anqitte

art blir denne oppaave ifrtlae oppfinnelsen løst ved at der er anordnet en spredninosinnretning med on sprederskive sem sprer sendestrAlons laserlys diffust, og i hvis sprednings-

onråde den ene ende av lysb^lqeledningen befinner seg, og at lysbølgeledninqens amen ende ved hjelp av en optisk koble-

innretnina er innkoblet i laser-mottagerens optiske strålevei.

Ved en m?linn av eJ-stinks jonsverdien mnd en måleinnretning

.1 frticr<? q3pfj.r1n<p>.lsen blir den av laser-senderen utsendte lyspuls

dirigert til den i en sprederinnretning anordnede sprederskive og spredt diffust på denne. I spredningsområdet befinner seg en ende av en lysbølgeledning til innkobling av en del av det spredte laserlys. Etter at den innkoblede lyspuls har passert gjennom lysbølgeledningen, blir en andel ved hjelp av den optiske kobleinnretning dirigert inn i laser-avstandsmålerens mottager. Den avstandsverdi som måles av laser-avstandsmåleren, tilsvarer halv gangtid gjennom lysbølgeledningen. Ved å høyne dempnings-verdiene i filterkammeret er det mulig å bestemme dempningsverdien ved 50 % sannsynlighet for oppdagelse. Den samlede dempningsverdi setter seg sammen av dempningsverdien av måleinnretningen uten filterkammer (apparat-konstant) og den dempning som er føyet inn i den optiske strålevei, og utgjør et mål for rekkevidden av den oppmålende laser-avstandsmåler. Denne total-dempning kan så omregnes til ekstinksjonsverdien i henhold til måltavlemetoden.

Måleinnretningen ifølge oppfinnelsen gjør det mulig med liten påkostning å bestemme ekstinksjonsverdien ved laser-avstandsmålere, samtidig som denne måling kan gjennomføres selv i lukkede rom og uten at personer kommer i fare pga. laser-stråling. Av den grunn er bestemmelsen av ekstinksjonsverdien ved hjelp av måleinnretningen ifølge oppfinnelsen også uavhengig av ytre innflytelser. Ved en måleinnretning ifølge oppfinnelsen har det vist seg, særlig gunstig om den optiske kobleinnretning^ består av en kolimator med en stråledeler.

En særlig enkel oppbygning av en måleinnretning ifølge oppfinnelsen fås ved at filterkammeret, sprederinnretningen, lysbølgeledningen og den optiske kobleinnretning er utformet som selvstendige funksjonsenheter med hver sin kapsel.

Videre er det også gunstig om sprederinnretningen, lysbølgeledningen og den optiske kobleledning ved en måleinnretning ifølge oppfinnelsen er sammenfattet i et måleapparat med egen kapsel. Denne utførelsesform er hensiktsmessig særlig når man med måleapparatet, særlig i forbindelse med en kolimator som optisk kobleinnretning, også vil oppmåle og justere aksene i et system til laser-avstandsmåling. Måleapparatet gjør det da mulig med en eneste innretning både å justere de optiske akser og å måle ekstinksjonsverdien.

Enn videre er det gunstig om der i sprederskivens rednings-område er anordnet et fotoelement som står i forbindelse med en effektmåle-elektronikk. Med en sprederenhet utformet på denne måte er der skaffet en effektmålekomponent ved hvis hjelp det også er mulig å gjennomføre en kontroll av lasersenderens utgangseffekt.

Ved en måleinnretning ifølge oppfinnelsen kan der også

være innkoblet flere lysbølgeledninger i sprederinnretningen. Således er det gunstig om den ekstra lysbølgeledning i tilfellet av to lysbølgeledninger har slik lengde at der pga. den ekstra lysbølgeledning oppstår en differanselengde svarende til en bestemt målestrekning. Ved omledning av en andel av sende-strålens lys via en ekstra, optisk forsinkelsesledning som danner en shuntstrekning, lar det seg gjøre å gjennomføre en funksjonskontroll av dobbeltekko-utnyttelsen, resp. en kontroll av dybdeoppløsningen.

I det følgende vil måleinnretningen ifølge oppfinnelsen

bli belyst nærmere ved et utførelseseksempel som er vist skjematisk på fig. 2. Fig 2 viser oppbygningen av måleinnretningen i forbindelse med en laser-avstandsmåler 11 bestående av en sender 9 og en mottager 10. Måleinnretningen består av de følgende funksjonsenheter som er innrammet med strekpunkterte linjer og eventuelt innbygget i egne kapsler: et filterkammer 1, en sprederinnretning 3, en lysbølgeledning 5, en optisk kobleinnretning 7 og en optisk avskjermning 8.

Filterkammeret 1 inneholder flere optiske dempningsfiltre

2 av kalibrerte farge- og/eller filterglass og er her innføyet i den optiske strålevei fra lasersenderen 9, samtidig som avstanden mellom filterkammeret 1 og lasersenderen 9 overspennes av en optisk avskjermning 8 bestående av et mot utsiden lukket beskyttelsesrør. Sprederinnretningen 3 er etterkoblet filterkammeret 1 i den optiske strålevei fra lasersenderen 9 og eventuelt innrettet til å sammenkobles mekanisk med filterkammeret. Sprederinnretningen oppviser sprederskiven 4, som sprer sender-strålens laserlys diffust, og i hvis spredningsområde der er innkoblet en ende av en lysbølgeledning 5. Lysbølgeledningen 5, som danner en optisk forsinkelsesledning, har en bestemt lengde, f.eks. innen et område på omtrent 300-900 meter og er viklet på en spole 6. Den annen ende av lysbølgeledningen 6 er innkoblet i den optiske strålevei til lasermottageren 10 via, den optiske kobleledning 7, som fortrinnsvis dannes av en kollimator med stråledeler. Sprederinnretning 3, lysbølgeledning 5 og optisk kobleinnretning 7 kan fordelaktig være sammenfattet i et selvstendig måleapparat med egen kapsel. Filterkammeret 1 kan i så fall anbringes i en optisk adapter som kobler dette måleapparat optisk til laser-avstandsmåleren og er utført som selvstendig enhet.

Måleinnretningen på fig. 2 kan utvikles videre på en gunstig måte som ikke er vist nærmere, og som består i at der i sprederinnretningen også innkobles flere, f.eks. to, lysbølgeledninger. Via en optisk kobler som beskrevet f.eks. i tidsskriftet "Siemens Components" av 1980, hefte 3, side 144-150 eller i "Siemens Forschungs- und Entwicklungsberichten", bind 8, (1979), nr. 3, side 130-135 kan disse lysbølgeledninger da sammenfattes til en felles lysbølgeledning som kobles inn i lasermottagerens strålevei. Det er da gunstig om den ekstra, optiske forsinkelsesledning som dannes av den annen lysbølgeledning, har en lengde med slik forskjell i forhold til den første lysbølgeledning at der takket være den ekstra shuntstrekning oppstår en bestemt målestrekning med tilsvarende differanselengde. Dessuten kan der i sprederskivens spredningsområde også føyes inn et fotoelement, f.eks. fotodetektor, som står i forbindelse med en effektmåle-elektronikk. Med en slik måleinnretning kan der på fordelaktig måte også gjennomføres andre målinger i tillegg.

Claims (12)

1. Måleinnretning til bestemmelse av ekstinksjonsverdien ved laser-avstandsmålere, omfattende separate stråleveier for laser-sender (9) og laser-mottager (10), et filterkammer (1) som er innføyet i stråleveien mellom laser-sender (9) og laser-mottager (10) og inneholder optiske dempningsfiltre (2), en optisk avskjermning (8) for den udempede laser-stråle og minst én lysbølgeledning (5) av bestemt lengde, karakterisert ved at der er anordnet en spred-ningsinnretning (3) med en sprederskive (4) som sprer sende-strålens laserlys diffust, og i hvis spredningsområde den ene ende av lysbølgeledningen (5) befinner seg, og at lysbølgeled-ningens (5) annen ende ved hjelp av en optisk kobleinnretning (7) er innkoblet i laser-mottagerens (10) optiske strålevei.

2. Måleinnretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at filterkammeret (1) er innføyet i laser-senderens optiske strålevei mellom laser-senderen (9) og sprederinnretningen (3) og den optiske avskjermning (8) er anordnet mellom laser-senderen (9) og filterkammeret (1) .

3. Måleinnretning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at dempningsfilteret (2) består av kalibrerte farge- og/eller filterglass.

4. Måleinnretning som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at den optiske kobleinnretning (7) består av en kollimator med en stråledeler.

5. Måleinnretning som angitt i et'av kravene 1-4, karakterisert ved at filterkammeret (1), sprederinnretningen (3), lysbølgeledningen (5) og den optiske koblerinnretning (7) er utformet som selvstendige funksjonsenheter med hver sin kapsel.

6. Måleinnretning som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved at sprederinnretningen (3), lysbølgeledningen (5) og den optiske kobleinnretning (7) er sammenfattet i et måleapparat med egen kapsel.

7. Måleinnretning som angitt i et av kravene 1-6, karakterisert ved at den optiske avskjermning (8) består av et lukket beskyttelsesrør.

8. Måleinnretning som angitt i et av kravene 1-7, karakterisert ved at der i sprederskivens (4) spredeområde er anordnet et fotoelement som står i forbindelse med en effektmåleelektronikk.

9. Måleinnretning som angitt i et av kravene 1-8, karakterisert ved at lysbølgeledningen (5) er viklet på en spole (6).

10. Måleinnretning som angitt i et av kravene 1-9, karakterisert ved at flere lysbølgeledninger innkoblet i sprederinnretningen (3) har forskjellige lengder.

11. Måleinnretning som angitt i krav 10, karakterisert ved at lysbølgeledningene via en optisk kobler er sammenfattet til en felles lysbølgeledning.

12. Måleinnretning som angitt i krav 10 eller 11, karakterisert ved at den ekstra lysbølgeled-ning i tilfellet av to lysbølgeledninger har slik lengde at der ved hjelp av den ekstra lysbølgeledning oppstår en lengde-differanse svarende til en bestemt målestrekning.