RU18777U1 - Устройство для поиска и обнаружения объектов, подсвеченных лазером - Google Patents

Description

Устройство для поиска и обнаружения объектов, подсвеченных лазером.

Полезная модель относится к области оптоэлектроники и может быть использована в оптоэлектронных устройствах поиска и обнаружения объектов, подсвеченных лазером.

Известно устройство 1, которое содержит гирооптическиий блок, на кардане которого укреплен позиционно-чувствительный фотоприемник отраженных от цели лазерных импульсов. Фотоприемник подключен ко входам четырехканального усилителя, к выходам которого подключены через линии задержки входы блока пиковых детекторов. Входы управления пиковых детекторов соединены с выходами распределителя импульсов. Выходы блока пиковых детекторов соединены с входами суммарно-разностного устройства и устройства АРУ., подключенного ко входу регулировки коэффициентов передачи каналов усиления. При этом, выходы четырех усилителей сигналов с чувствительных площадок фотоприемника через сумматор и фазовый демодулятор, детектор обнаружения и усилитель подключены к реле-индикатору факта обнаружения сигнала.

Недостатком данного устройства является недостаточная чувствительность, обусловленная одноуровневым пороговым устройством с неизменным порогом.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство 2, выбранное в качестве прототипа. Устройство 2 содержит координатно-чувствительный приемник излучения с внутренними и внешними чувствительными площадками. Каждая внутренняя площадка подключена к входу одного из усилителей, выходы которых подключены ко входам блока обработки и

.

- 2

через сумматор и компаратор с порогом Up к одному из входов первой схемы ИЛИ и к счетному входу счетчика. Внешние чувствительные площадки координатно-чувствительного приемника, последовательно каждая через свой ключ подключены к усилителям, компараторам с порогом Up, к входам первой и второй схем ИЛИ и блоку обработки. Выход первой схемы ИЛИ соединен с одним из входов блока обработки, а выход второй схемы ИЛИ подключен к одному из входов схемы И, выход которой связан со входом установки в ноль счетчика. Выход счетчика подключен ко входам управления ключами, к одному из входов блока обработки и ко входу схемы НЕ, выход которой подключен ко второму входу схемы И. Недостатками известного устройства 2 является недостаточная

чувствительность, обусловленная жестко установленным порогом Up, отсутствие возможности регулирования величины порога в зависимости от шумовых характеристик внешних и внутренних чувствительных площадок, зависимость чувствительности от температуры окружающей среды, а также возможность появления ложных сигналов при работе в ближней зоне при большой энергии пятна излучения.

Задачей полезной модели является повышение чувствительности и

ее стабилизация в диапазоне рабочих температур.

Для достижения этого технического результата предлагается устройство поиска и обнаружения объектов, подсвеченных лазером, которое содержит расположенный в фокусе оптической системы координатно-чувствительный приемник излучения. Четыре внешние чувствительные площадки приемника излучения через ключи, усилители и компараторы сигналов с внешних площадок подключены ко входам первой и второй схем ИЛИ, а также ко входам блока обработки. Четыре внутренние чувствительные площадки приемника излучения через усилители подключены ко входам блока обработки и ко входам сумматора. Выход сумматора через компаратор суммы сигналов с внутренних площадок подключен к пятому входу первой схемы ИЛИ и к счетному входу счетчика. Выход первой схемы ИЛИ подключен к одному иэ входов блока обработки, а выход второй схемы ИЛИ подключен к одному входу схемы И, выход которой подключен ко входу установки в ноль счетчика импульсов, выход которого связан с одним из входов блока обработки, со входами управления ключей и через схему НЕ со вторым входом схемы И. Особенностью предлагаемой полезной модели, отличающей ее от известного устройства 2, является то, что к двум выходам блока обработки подключен блок формирования порогов, один выход которого соединен с опорным входом компаратора суммы сигналов с внутренних площадок приемника, а другой - с опорными входами компараторов сигналов с внешних площадок. Третий выход блока обработки подключен ко входам стробирования компараторов сигналов с внешних площадок приемника. Блок формирования порогов (см. п. 2 формулы) может содержать два ключа, причем вход управления первого ключа подключен к выходу захват блока обработки, а вход управления второго ключа к выходу подъем порога блока обработки. Вход первого ключа через первый резистор связан со вторым резистором, а также терморезистором и третьим резистором, вторые выводы которых вместе с одним выводом четвертого резистора подключены к положительному полюсу источника питания. Второй вывод четвертого резистора подключен ко входу второго ключа, причем

выходы ключей подключены ко второму выводу второго резистора, а также к первым выводам пятого, шестого, седьмого резисторов и конденсатора. Вторые выводы пятого резистора и конденсатора присоединены к отрицательному полюсу источника питания, второй вывод

шестого резистора подключен к опорным входам компараторов сигналов с внешних площадок приемника, а второй вывод седьмого резистора - к опорному входу компаратора суммарного сигнала с внутренних площадок приемника.

Выполнение задач, поставленных при создании предлагаемой полезной модели, стало возможным благодаря введению дополнительного блока формирования управляемых порогов обнаружения сигналов с внутренних площадок Upi и с внешних площадок Up2, которые:

-исходно настраиваются в соответствии с шумовыми характеристиками соответственно внутренних и внешних чувствительных площадок приемника излучения, обеспечивая оптимальную исходную чувствительность устройства;

- понижаются при выработке в блоке обработки сигналов захват и строб, обеспечивая повышение чувствительности устройства без ухудшения помехоустойчивости;

-изменяются в диапазоне рабочих температур обратно пропорционально по сравнению с изменением чувствительности приемника излучения, благодаря чему обеспечивается термостабилизация чувствительности устройства;

- повышаются по сигналу подъем порога, благодаря чему устраняются ложные сигналы, возникающие в результате взаимного влияния чувствительных площадок при работе в ближней зоне с высокой энергией пятна излучения, в результате чего надежность работы устройства повышается.

Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленные задачи.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых изображены:

на фиг. 1 - предложенное устройство для поиска и обнаружения объектов, подсвеченных лазером (структурная схема);

на фиг. 2 - один из конкретных примеров реализации блока формирования порогов.

Устройство состоит из координатно-чувствительного приемника 1 с внутренними 2 и внешними 3 чувствительными площадками. Каждая внутренняя 2 площадка подключена ко входу одного из усилителей 4, выходы которых подключены ко входам блока 5 обработки и через сумматор 6 и компаратор 7 суммы сигналов с внутренних 2 площадок с порогом Upi к одному из входов первой схемы 8 ИЛИ и к счетному входу счетчика 9. Каждая внещняя 3 чувствительная площадка подключена последовательно через свой ключ 10, один из усилителей 4, один из компараторов 11 сигналов с внешних 3 площадок с порогом Up2 к одному из входов первой схемы 8 ИЛИ и блока 5 обработки. Выход первой схемы 8 ИЛИ соединен с одним из входов блока 5 обработки, а выход второй схемы 12 ИЛИ подключен к одному входу схемы 13 И, выход которой связан со входом установки в ноль счетчика 9, причем Йыход счетчика 9 подключен ко входам управления ключами 10, ко входу схемы 14 НЕ, выход которой подключен ко второму входу схемы 13 И. К выходам блока 5 обработки захват и подъем порога подключены два входа блока 15 формирования порога, выходы которого Upi и Up2 подключены соответственно к опорному входу компаратора 7 суммы сигналов с внутренних 2 площадок приемника и к опорным входам компараторов 11 сигналов с внешних 3 площадок приемника. Блок 15 формирования порогов Upi и Jp2 содержит два ключа 16,17, причем вход управления первого ключа 16 подключен к выходу захват блока 5 обработки, а вход управления второго ключа 17 - к выходу подъем порога блока 5 обработки. Вход первого

(4

16 ключа через первый резистор 18 связан со вторым 19 и третьим 20 резисторами и терморезистором 21, второй вывод которого соединен со вторым выводом третьего резистора 20, положительным полюсом источника питания и первым выводом четвертого резистора 22, второй вывод которого подключен ко входу второго ключа 17. Выходы ключей 16,17 соединены между собой, со вторым выводом второго резистора 19, а также с первыми выводами пятого резистора 23, подстроечных шестого 24, седьмого 25 резисторов и конденсатора 26. Второй вывод конденсатора 26 и второй вывод пятого резистора 23 подключены к отрицательному полюсу питания, объединенному общим проводом. Со второго вывода шестого резистора 24 снимается порог Upi для передачи на опорные входы компаратора 7, а со второго

вывода седьмого резистора 25 снимается порог Up2 для передачи на опорный вход компараторов 14.

Устройство работает следующим образом. После подачи питания на устройство происходит установка в исходное состояние всех цифровых схем, в частности блок 5 обработки оказывается готовым к приему сигналов на заданной частоте следования отраженных лазерных импульсов, счетчик 9 оказывается обнуленным. Нулевой потенциал

выхода счетчика 9 устанавливает ключи 10 в замкнутое состояния. При попадании на входной зрачок оптической системы устройства (на фиг. не показано) пятна излучения, отраженного от подсвеченного объекта, оно фокусируется на одной из чувствительных площадок 2,3 приемника 1. Если пятно сфокусировалось на одной из внешних 3 площадок, то возникший сигнальный импульс проходит через замкнутый ключ 10 на усилитель 4 и далее на компаратор 11 и при превышении установленного исходного с помощью второго резистора 19 порога Up2, зависящего от площади внешней 3 чувствительной площадки . приемника 1, а также от фоновой засветки и температуры, на выход компаратора 11 и далее через первую схему 8 ИЛИ на вход блока 5 обработки для запуска системы захвата и стробирования, входящей в блок 5 обработки. При этом схема стробирования и захвата блока 6 обработки, осуществляя селекцию по периоду следования лазерных импульсов, вырабатывает сигналы захват и строб. Строб, длительность которого существенно меньше периода следования лазерных импульсов, поступает на стробирующие входы компараторов 11, значительно уменьшая количество шумов и помех в каналах. Одновременно сигнал захват поступает на вход управления первым ключом 16 блока 15 формирования управляемых порогов и понижает пороги до величины UplaaxeaT. Upl И ир2элхват. Up2 В ТОЙ СТепеНИ, ЧТОбЫ увеличить чувствительность устройства без ухудшения его помехоустойчивости. Возвращаясь к началу работы устройства, следует сказать, что вплоть до перемещения пятна излучения в центральную зону приемника 1 каждый сигнал с внешних 3 площадок через вторую схему 12 ИЛИ и схему 13 И подтверждает нулевое состояние счетчика 9. После перехода пятна излучения с внешних 3 площадок приемника 1 на внутренние 2 импульсы с внешних 3 площадок исчезают и не поступают на счетчик 9 через вторую схему 12 ИЛИ и 13 И. При этом появляются сигналы с внутренних 2 площадок приемника, которые проходя через сумматор 6, сравниваются с порогом Up2 на компараторе 7 и поступают на счетный вход счетчика 9. После заполнения установленного объема счетчика 9 он переходит в состояние логической единицы по выходу и устанавливает ключи 10 в состояние выключено. отключая тем самым внешние 3 площадки приемника 1 от входов усилителей 4 и устраняя при зтом прохождение возможных импульсов шумов и помех

внешних 3 площадок приемника 1 на входы блока 5 обработки и обеспечивая этим высокую помехоустойчивость устройства, несмотря на

понижение порогов до величины Uplaaxe. , Up23iaxe.

в устройствах, подобных предлагаемому, после осуществления по определенному алгоритму захвата сигнала, происходит раскрутка ротора гироскопа ( на схеме не показан), выработка в блоке 5 обработки сигналов коррекции в соответствии с координатами расположения пятна отраженного лазерного излучения в плоскости фотоприемника, отработка исходного рассогласования и переход к режиму слежения за положением пятна в поле зрения. При этом устройство обнаружения подтверждает факт каждого прихода отраженного лазерного импульса при превышении им установленного порога в процессе перемещения пятна по внещним 3 площадкам к его центру. При переходе пятна на внутренние 2 площадки фотоприемника происходит сбор энергии с четырех внутренних 2 площадок фотоприемника, благодаря суммированию в сумматоре 6 усиленных усилителями 4 сигналов с внутренних 2 площадок фотоприемника. При этом суммарный сигнал поступает на компаратор 7 с порогом Upisaxs. , подтверждая каждый период факт обнаружения сигнала.

В процессе штатного рабочего цикла работы устройства подобного назначения происходит существенное увеличение энергии пятна отраженного излучения, что в конце цикла работы (в ближней зоне) при нахождении пятна вблизи внутренних 2 площадок может приводить из-за наличия взаимовлияния к появлению на внутренних 2 площадках паразитных сигналов, искажающих истинную картину и приводящих к ощибкам в работе устройства. Для исключения этих ощибок блок 15 формирования порогов в ответ на команду Подъем порога, выработанную блоком 5 обработки, индицирующим данную нештатную ситуацию

наличия сигналов, одновременно на внутренних 2 и внешних 3 площадках переключает с помощью второго ключа 17 (фиг, 2) пороги

UplaaxB. И UpZsaxB. На ир1подъвм пор. UplaaxeaT. И Up2noAi eM

пор. Upzaaxe. Паразитные сигналы с внутренних 2 площадок оказываются ниже порога ирхподъом. пор. , не проходят в блок 5 обработки и не искажают сигнальную информацию. Кроме того, исходно с помощью щестого 24 и седьмого 25 резисторов производится оптимальная настройка порогов Upi и Up2 в соответствии с шумовыми характеристиками внешних 3 и внутренних 2 площадок.

Электронная часть устройства выполнена с использованием микросхем серий 134, 521, 574, 590 и некоторых других, причем все

электронные элементы - широкого применения. Общий объем устройс. тва не превышает 2 дмэ.

Таким образом, предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом имеет большую чувствительность, стабильную в диапазоне рабочих температур, сочетающуюся с высокой помехоустойчивостью и надежностью работы при больших входных сигналах.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ:

1.Патент США 3696248, кл. G01J 1/20.

2.Полезная модель РФ, свидетельство N 15810, оп. 27. 10. 00 - прототип.

Claims (2)

1. Устройство для поиска и обнаружения объектов, подсвеченных лазером, содержащее распложенный в фокусе оптической системы координатно-чувствительный приемник излучения, четыре внешние чувствительные площадки которого через ключи, усилители и компараторы сигналов с внешних площадок подключены ко входам первой и второй схем ИЛИ, а также ко входам блока обработки, четыре внутренние чувствительные площадки через усилители подключены ко входам блока обработки и ко входам сумматора, выход которого через компаратор суммы сигналов с внутренних площадок подключен к пятому входу первой схемы ИЛИ и к счетному входу счетчика, при этом выход первой схемы ИЛИ подключен к одному из входов блока обработки, а выход второй схемы ИЛИ подключен к одному входу схемы И, выход которой подключен ко входу установки в ноль счетчика импульсов, выход которого связан с одним из входом блока обработки, со входами управления ключей и через схему НЕ со вторым входом схемы И, отличающееся тем, что к двум выходам блока обработки подключен блок формирования порогов, один выход которого соединен с опорным входом компаратора суммы сигналов с внутренних площадок приемника, а другой - с опорными входами компараторов сигналов с внешних площадок, при этом третий выход блока обработки подключен ко входам стробирования компараторов сигналов с внешних площадок приемника.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок формирования порогов содержит два ключа, причем вход управления первого ключа подключен к выходу "захват" блока обработки, а вход управления второго ключа к выходу "подъем порога" блока обработки, при этом вход первого ключа через первый резистор связан со вторым резистором, а также терморезистором и третьим резистором, вторые выводы которых вместе с одним выводом четвертого резистора подключены к положительному полюсу источника питания, при этом второй вывод четвертого резистора подключен ко входу второго ключа, причем выходы ключей подключены ко второму выводу второго резистора, а также к первым выводам пятого, шестого, седьмого резисторов и конденсатора, при этом вторые выводы пятого резистора и конденсатора присоединены к отрицательному полюсу источника питания, второй вывод шестого резистора подключен к опорным входам компараторов сигналов с внешних площадок приемника, а второй вывод седьмого резистора - к опорному входу компаратора суммарного сигнала с внутренних площадок приемника.