RU221474U1 - Устройство обнаружения источника лазерного облучения - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области лазерных оптико-электронных приборов, а именно к устройствам для обнаружения и индикации источников лазерных облучений. Устройство обнаружения источника лазерного облучения, содержащее фотоприемный модуль в виде двух приемных каналов, каждый из которых включает избирательный светофильтр, фотодиод, усилитель сигнала, пороговое устройство, общий для обоих каналов цифровой процессор, визуальный индикатор обнаружения, панель управления, блок питания и дополнительно содержит модулятор накачки, полупроводниковый излучатель, а также контрольный разъем для дистанционной передачи информации, звуковой индикатор, вибратор, подключенные к выходам цифрового процессора, при этом чувствительные плоскости фотодиодов расположены относительно друг друга в горизонтальной плоскости по азимуту под углом 80-110°, в вертикальной плоскости под углом 30-50° относительно горизонтальной плоскости. Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение информативности об источнике лазерного облучения за счет увеличения обзора в передней полусфере с захватом боковых и вертикальных зон. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Полезная модель относится к области лазерных оптико-электронных приборов, а именно к устройствам для обнаружения и индикации источников лазерных облучений (пассивные фотоприемные регистраторы ручного, навесного или сканируемого типа) и может быть использована как одна из систем защиты объекта от комплексов управляемого вооружения, имеющих в составе лазерный целеуказатель или дальномер.

Известно устройство обнаружения сигналов лазерной подсветки LIRD-4A, содержащее n фотодетекторов, расположенных, например, по окружности цилиндра, с соответствующими электронными усилителями и многоканальной регистрирующей электроникой и индикаторным блоком. Данное устройство позволяет определять направление прихода лазерного излучения и регистрировать момент прихода. Подобные устройства в основном используются в стационарных системах либо на транспорте.

Также известен малогабаритный прибор обнаружения лазерных угроз, разработанный индийской компанией DARPA, дающий информацию о наличии лазерной угрозы в виде звукового сигнала и визуально на выносном дисплее. Реагирует на излучение типовых твердотельных лазеров и дальномеров. Данный прибор содержит фотоприемник (фотодиод) с электронным усилителем, пороговую схему обнаружения и визуальный индикатор обнаружения, модуль питания и панель управления.

Недостатками таких устройств являются значительные вес и габариты, применяются в стационарных системах либо на транспорте, что не позволяет использовать их индивидуально пользователем (например, устанавливать на груди в виде малогабаритного навесного модуля) и оперативно предпринимать меры при обнаружении лазерного облучения.

Наиболее близким по технической сущности является устройство пеленгации точечного источника лазерного излучения по патенту RU 144121, опубл. 10.08.2014, содержащее два приемных канала, каждый из которых содержит цилиндрический объектив, корректирующий светофильтр, кодовый фотоприемник, усилитель и цифровой процессор, общий для обоих каналов. В устройство введена схема «И-НЕ», выход каждого усилителя соединен с одним их двух входов схемы «И-НЕ» и одним из двух сигнальных входов цифрового процессора, выход схемы «И-НЕ» соединен с входом запуска цифрового процессора. Приемные каналы конструктивно выполнены таким образом, что их оптические оси параллельны между собой, спектральные характеристики обоих приемных каналов расположены в диапазонах, свободных от зон перекрытия, а чувствительные плоскости кодовых фотоприемников в каждом приемном канале размещены в фокальных плоскостях цилиндрических объективов, корректирующие светофильтры установлены между цилиндрическими объективами и кодовыми фотоприемниками, выходы кодовых фотоприемников соединены с входами усилителей, при этом выход цифрового процессора присоединен к системе управления противодействием.

Основным недостатком данного технических решения является малый угол обзора при обнаружении лазерного облучения и невозможность использования для индивидуального применения из-за массогабаритных показателей, также не реализовано определение типа приборов источника лазерного облучения (например, дальномеров, целеуказателей и т.п.) и не выводится оперативно в виде речевого оповещения направление лучевого облучения и тип источника лазерного облучения.

Заявленная полезная модель решает задачу по созданию эффективного и удобного в эксплуатации устройства с расширенными функциональными возможностями.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение информативности об источнике лазерного облучения, за счет увеличения обзора в передней полусфере с захватом боковых и вертикальных зон, а также с возможностью оперативной передачи и дублирования информации.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство обнаружения источника лазерного облучения, содержащее фотоприемный модуль в виде двух приемных каналов, каждый из которых включает избирательный светофильтр, фотодиод, усилитель сигнала, пороговое устройство, общий для обоих каналов цифровой процессор, визуальный индикатор обнаружения, панель управления, блок питания. Отличительной особенностью устройства является то, что в него введены модулятор накачки, входом подключенный к выходу цифрового процессора, а другим входом подключен к выходу блока питания, полупроводниковый излучатель, подключенный к выходу модулятора накачки, а также содержит контрольный разъем для дистанционной передачи информации, звуковой индикатор, вибратор, подключенные к выходам цифрового процессора. При этом чувствительные плоскости фотодиодов расположены относительно друг друга в горизонтальной плоскости по азимуту под углом 80-110°, в вертикальной плоскости под углом 30-50° относительно горизонтальной плоскости. Первые выходы усилителей сигналов каждого приемного канала подключены ко входам пороговых устройств, вторые выходы усилителей сигналов и выходы пороговых устройств подключены к входам цифрового процессора, при этом панель управления подключена выходом к блоку питания и входу цифрового процессора, выходы блока питания подключены соответственно к входу цифрового процессора и фотоприемного модуля.

Устройство выполнено с возможностью присоединения внешнего индикатора через кабель связи, подключенного к выходу контрольного разъема.

Устройство выполнено с возможностью подключения телефонной гарнитуры к выходу контрольного разъема.

На Фиг.1 приведена блок-схема предложенного устройства, на Фиг.2 - схематическое расположение полей зрения фотодиодов, на Фиг.3 показана стыковка устройств тыльными сторонами с круговым обзором, на Фиг.4 приведены варианты размещения устройства на одежде пользователя и стационарного использования, Фиг. 5 - зоны обнаружения лазерного облучения при расположении устройства на груди пользователя.

Позиции на фигурах 1-5 следующие:

1 - фотоприемный модуль;

2 - избирательный светофильтр 1;

3 - избирательный светофильтр 2;

4 - фотодиод 1;

5 - фотодиод 2;

6 - чувствительная плоскость 1;

7 - чувствительная плоскость 2;

8 - усилитель сигналов 1;

9 - усилитель сигналов 2;

10 - пороговое устройство 1;

11 - пороговое устройство 2;

12 - цифровой процессор;

13 - панель управления;

14 - модулятор накачки;

15 - телефонная гарнитура;

16 - полупроводниковый излучатель;

17 - контрольный разъем;

18 - звуковой индикатор;

19 - блок питания;

20 - вибратор;

21 - визуальный индикатор;

22 - кабель связи;

23 - внешний индикатор.

Устройство обнаружения источника лазерного облучения (Фиг.1) содержит фотоприемный модуль (1) в виде двух приемных каналов, которые включают избирательный светофильтр (2), фотодиод (4) с чувствительной плоскостью (6), усилитель сигнала (8), пороговое устройство (10) для первого приемного канала и избирательный светофильтр (3), фотодиод (5) с чувствительной плоскостью (7), усилитель сигнала (9), пороговое устройство (11) для второго приемного канала, а также цифровой процессор (12), выполненный на базе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) или спецпроцессора, панель управления (13), модулятор накачки (14), телефонную гарнитуру (15), полупроводниковый излучатель(16), контрольный разъем (17), звуковой индикатор (18), блок питания (19), вибратор (20), визуальный индикатор (21), кабель связи (22), внешний индикатор (23).

Первые выходы первого (8) и второго (9) усилителей сигналов подключены к входам своих пороговых устройств (10), (11), выходы которых подключены к входам цифрового процессора (12), к другим его входам подключены вторые выходы первого (8) и второго (9) усилителей сигналов. Контрольный разъем для дистанционной выдачи информации (17) подключен к выходу цифрового процессора (12), звуковой индикатор оповещения в речевом и тоновом виде (18) подключен к следующему выходу цифрового процессора (12), вибратор (20) подключен к следующему выходу цифрового процессора (12). Визуальный индикатор (21) выполнен на базе светодиодов разного цвета излучения, выдающих каждый свою визуальную информацию о направлении прихода лазерного облучения «слева», «справа», «центр». Панель управления (13) подключена выходом к входу цифрового процессора (12), а элементы управления на панели обеспечивают переключение режимов «речь», «тон» и также режим «ИНФ» - выдачи информации о типе источника лазерного сигнала. Выходы блока питания (19) подключены соответственно к входу цифрового процессора (12) и к фотоприемному модулю (1), а вход блока питания (19) подключен к выходу панели управления (13). Модулятор накачки (14) входом подключен к выходу цифрового процессора (12), полупроводниковый излучатель (16), например инфракрасный светодиод, подключен к выходу модулятора накачки (14) при этом вход модулятора накачки (14) подключен к выходу блока питания (19). Кабель связи (22) подключен входом к выходу контрольного разъема (17), а внешний индикатор (23) подключен к выходу кабеля связи (22). Телефонная гарнитура (15) имеет возможность подключения к выходу контрольного разъема (17).

Как показано на фиг. 2, фотодиоды чувствительными плоскостями расположены относительно друг друга в горизонтальной плоскости по азимуту под углом в пределах α = 80 - 110° с заклоном вверх от горизонта в вертикальной плоскости (по углу места) в пределах β = 30-50°. Это позволяет охватывать поле зрения в горизонтальной плоскости α_пол = 200-210°, включающее угол горизонтального обзора каждого фотодиода α_г = 110° и сектора справа и слева 80-85° и по центру в зоне перекрытия γ_г = 30°, а в вертикальной плоскости - β_в =110°, β_верх =10°, т.е. еще захватывается верхняя полусфера, и в этом случае контролируются сигналы с верхних зон (подсветка с вертолетов, беспилотника, с гор и т.п.).

Такое расположение фотодиодов позволяет мгновенно определить приход лазерного облучения в передней полусфере обзора. При этом оперативно выдается информация о приходе лазерного облучения в трех зонах обзора по горизонту: «по центру» в пределах ±15°, «слева» в пределах 80-90°, «справа» в пределах 80-90°, и по вертикали в пределах от -10 до +100°, что позволяет обнаруживать лазерное облучение в вертикальной плоскости от беспилотников.

Установленные перед чувствительными плоскостями фотодиодов избирательные светофильтры имеют полосу пропускания, соответствующую спектрам основных классов лазерного излучения. В качестве фотодиодов в заявляемом устройстве используются широкоспектральный p-i-n GaAs фотодиод со спектральной чувствительностью λ=0,75-1,7 мкм или $$Ge-$$ фотодиод со спектральной чувствительностью λ=0,35-1,8 мкм, что позволяет перекрыть практически весь спектр применяемых источников лазерного облучения.

Устройство работает следующим образом.

На один из фотодиодов (4) или (5) через избирательный светофильтр 1 (6) или избирательный светофильтр 2 (7) попадает лазерный сигнал, приходящий из своего сектора обзора («слева» или «справа») или на оба фотодиода (4) (5) одновременно («центр»). сигнал усиливается и подается на соответствующее ему пороговое устройство (8) или (9). Далее с выходов этих устройств сигнал поступает на соответствующие входы цифрового процессора (12). После соответствующей обработки и селекции информационные сигналы подаются на визуальный индикатор (21), например светодиодные индикаторы разного цвета «синий», «красный», «зеленый» , отображающий соответствующий сектор обзора, и звуковой индикатор (18), выдающий через динамик речевую информацию: «слева», «справа», «центр», а также на вибратор (20). Кроме того, для надежности восприятия информации о лазерной угрозе в условиях шумовых помех в устройстве есть возможность подключения телефонной гарнитуры (15) через контрольный разъем (17).

Дополнительно в цифровом процессоре (12) созданы каналы измерения длительности, частоты и количества регистрируемых лазерных импульсов. Информация записывается в регистр памяти. При необходимости информация считывается через контрольный разъем (17) и по типовым характеристикам определяется тип источника лазерного об лучения (дальномеры, обнаружители, целеуказатели). Типовые характеристики известных источников лазерного излучения сохранены в памяти цифрового процессора. При приеме лазерного облучения его параметры сравниваются с вариантами типовых характеристик, производится выборка и выдача информации в речевом виде. Управление и переключение режимов осуществляется на панели управления (13).

Устройство, как правило, располагается на груди пользователя, также он может располагаться на штативе около охраняемых объектов (фиг.4, 5).

Дополнительное введение в устройство передающего канала в виде полупроводникового излучателя (16) на базе инфракрасного светодиода позволяет обеспечивать оперативную связь между устройствами и передачу информации, а также создавать сплошную лучевую линию обнаружения, которая может выполнять дополнительно роль охранной лучевой зоны, при пересечении которой вырабатывается сигнал тревоги с соответствующей информацией о месте нарушения.

Введение в устройство кабеля связи (22), подключаемого к контрольному разъему (17), и внешнего индикатора (23) позволяет использовать датчик дистанционно при установке его в опасных местах, не подвергая опасности пользователя.

Конструктивно устройство выполнено таким образом, что возможна конструктивная и электрическая стыковка тыльными сторонами для обеспечения кругового обзора по верхней полусфере (фиг.3). В этом случае данная сборка может быть использована для оперативного обеспечения стационарных объектов и постов.

Таким образом решается задача по повышению информативности об источнике лазерного облучения, за счет увеличения обзора в передней полусфере с захватом боковых и вертикальных зон, а также с возможностью оперативной передачи и дублирования информации.

Данное техническое решение реализовано в партии опытных образцов со следующими основными характеристиками:

- дальность обнаружения слабомощных лазерных сигналов (дальномеры, активные обнаружители оптики) до 3-4 км;

- спектральный диапазон регистрируемых лазерных сигналов 0,75-1,6 мкм;

- реализация на микроэлектронной элементной базе позволила создать малогабаритное устройство размером 80×60×45 мм с весом Р ≤ 200 г, что позволяет размещать его на одежде пользователя (фиг.4, 5).

- ресурс по энергопотреблению составляет более 6-10 часов непрерывной работы.

Устройство обнаружения источника лазерного облучения было выпущено в мелкосерийном варианте и поставлено в спецподразделение. Их использование в реальной боевой обстановке показало эффективность обнаружения систем наблюдения и наведения, что позволяет оперативно реагировать на опасность.

Claims (3)

1. Устройство обнаружения источника лазерного облучения, содержащее фотоприемный модуль в виде двух приемных каналов, каждый из которых включает избирательный светофильтр, фотодиод, усилитель сигнала, пороговое устройство, общий для обоих каналов цифровой процессор, визуальный индикатор обнаружения, панель управления, блок питания, отличающееся тем, что содержит модулятор накачки с возможностью подключения входом к выходу цифрового процессора, а другим входом к выходу блока питания, полупроводниковый излучатель с возможностью подключения к выходу модулятора накачки, а также содержит контрольный разъем для дистанционной передачи информации, звуковой индикатор, вибратор с возможностью подключения к выходам цифрового процессора, при этом чувствительные плоскости фотодиодов расположены относительно друг друга в горизонтальной плоскости по азимуту под углом 80-110°, в вертикальной плоскости под углом 30-50° относительно горизонтальной плоскости, а первые выходы усилителей сигналов каждого приемного канала выполнены с возможностью подключения ко входам пороговых устройств, вторые выходы усилителей сигналов и выходы пороговых устройств выполнены с возможностью подключения к входам цифрового процессора, при этом панель управления выполнена с возможностью подключения выходом к блоку питания и входу цифрового процессора, выходы блока питания выполнены с возможностью подключения соответственно к входу цифрового процессора и фотоприемного модуля.

2. Устройство обнаружения источника лазерного облучения по п.1, отличающееся тем, что выполнено с возможностью присоединения внешнего индикатора к выходу контрольного разъема через кабель связи.

3. Устройство обнаружения источника лазерного облучения по п.1, отличающееся тем, что выполнено с возможностью подключения телефонной гарнитуры к выходу контрольного разъема.