RU687905C - Светолокационный дальномер - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к локационной технике и может быть использовано дл  лоцировани  объектов и зондировани  атмосферы Известно устройство лл  оптического ло1|ировани  по сигналам; обратного рассе ни , содержащее источник импульсного направленного излучени  и расположенную р /ioM приемную сиетему , включающую объектив, полевую диафрагму некруглой формы, светофильтры , фотодетектор и блоки обрабоТКИс Применение полевой диафрагмы некруглой формы позвол ет за счет час тичного виньетировани  сохран ть посто нной величину регистрируемого потока при лоцировании в пределах . определенных дальностей Однако пред ложенна  в указанном устройстве форма .полевой диафрагмы обеспечивает посто нство потока лишь в небольшом диапазоне дальностей и ограничивает максимальную дальность лоцировани о Ближайшим по технической сущности  вл етс  устройство, содержащее разнесенные и имеющие параллельные оптические оси излучатель и приемное устройство с оптической системой, в фокусе которой размещена полева  диа фрагма, а также светофильтрами фотоприемником и схемой обработки, где полева  диафрагма выполнена в соответствии с выражением . . (1) где X и у - координаты, описывающие профиль диафрагмы; V - фокусное рассто ние обт ; ектива оптической сис . , - темы;, . ; . ..,, И - половина угла расходимости пучка излучател ; d - рассто ние между оптическими ос ми приемного устройства и излучател  Z и Z - соответственно, начальна  и конечна  дальност лоцировани  с приемом посто нного по величине потокао При этом дальности Z,, и Z определ ютс  из соотношений е где oi - половине угла пол  зрени  приемного устройства о Недостатками светолокационного измерител  с полевой диафрагмой, выполненной в соответствии с выражением (1),  вл ютс : отсутствие возможности регулировани  величины мощности регистрируемого посто нного потока , су1цествование прот женной переходной зоны нарастани  сигнала, сужающей диапазон лоцируемых дальностей , низкое отношение сигнал / шум при фоновых засветках Величину принимаемого посто нного потока можно регулировать практически в этом измерителе лишь за счет изменени  мо1цности источника излучени , поскольку через полевую диафрагму при любых параметрах измерител  проходит строго определенна  часть энергии посыпаемого и рассе нного затем в атмосфере излучени  Така  регулировка приводит к вариаци м дальности зондировани  и усложн ет обработку сигналов. На начальной дальности лоцировани  Z при форме полевой диафрагмы, выполненной в соответствии с выражением (1), в результате виньетировани  фиксируетс  нулевой потоко Поэтому существующа  переходна  область нарастани  сигнала не обеспечивает заданный лиапазон дальностей от Z до Полезный поток, поступающий на приемный объектив во всем диапазоне лоцируемых дальностей, проходит только через часть площади полевой диафрагмы, посколькуо|С б, а фоновые излучени  - через всю площадь, уменьша  тем самым отношение сигнал/шум и ограничива  дальность лоцировани  в присутствии внешних источников иэлученийо Кроме того, выполнить профиль полевой диафрагмы, удовлетвор ющий с высокой точностью выражению (l), технически очень сложно изза острого прот женного и узкого конца диафрагмы. Отклонени  от формы привод т к изменению динамики регистрируемого сигнала. Целью изобретени   вл етс  регулирование величины посто нного потока за счет параметров полевой диафрагмы и увеличение отношени  сигнал/шум„

Указанна  цель достигаетс  за счет того, что в известном устройстве полева  диафрагма выполнена в симметричной геометрической фигуры , ограниченной по оси симмет- рии -двум  разнесенными полуокружност ми разного радиуса, а боковые стороны образованы кривыми, касательными к полуокружности меньшего радиуса и пр мыми, касательными одновременно к кривым и к Полуокружности большего радиуса, где радиус большей . полуокружности определ етс  соотноше нием

.г, 0(,/2, :. : меньшей

кривые выполнены в соответствии с выражением .

а рассто ние между центрами полуокружностей равно-:

ВЦ- г2 Z..

де 0 - угол расходимости источника

Излучени ; tj - фокусное рассто ние объектива; Р -.задаваемое значение мощности

посто нного потока; F - поток, поступающий.на объ . ектив с дальности; и у.- координаты, -описывающие профиль боковых сторон диафраг . мы; -, - . - ... 2ц - задаваема , начальна  дальность приема посто нного : потока;

Z - предельно Достижима  даль: ность посто нного потока,

определ ема  из соотношени :

г

В

В рассто ние между оптическими ос ми источника излуче ни  и приемной системы в

месте их расположени  Причем ось симметрии диафрагмы лежит в плоскости расположени  оптических осей передатчика и приемной системы и совпадают с осью уо Заме879056

на острого конца диафрагмы на полуокружность с задаваемым радиусом, позвол ет регулировать величину принимаемого посто нного потока и улучшает технологичность изготовлени  диафрагмы. Устранение участков диафрагмы , через которые не проход т полезные потоки от лоцируемой среды,

10 уменьшает ее площадь и сводит к минимуму величину фонового потока., Это приводит к повышению отношени  си1- нал/шум и позвол ет увеличить дальность лоцировани  без увеличени 

15 энергии источника излучени  . . . . .

На фиГо1 изображена схема светолокационного дальномера, на фиг.,2 полева  диафрагма

20 Светолокациоиный дальномер включает источник направленного излучени  1, расположенную р дом приемную систему, с объективом 2 (в качестве примера приведен проЬтой линзовый

25 объектив), полевой диафрагмой 3, установленной в фокальной плоскости объектива, помещенными за диафрагмой светофильтром и фотодетектором 5 и блоком обработки 6 Полева  диафрагма ограничена по оси симметрии (ось у) двум  полуокружност ми 7 и 8 разного радиусао Боковые стороны

.. диафрагмы образованы кривыми 9, касательными к полуокружности 7f меньшего радиуса и пр мыми 10 одновременно касательными к кривым 9 и полуокружности 8 большего радиуса ISeHTp О системы координат х, у совпадает с центром полуокружности 8, а.

40 ось Y- вл етс  осью симметрии диафрагмы и лежит в той же плоскости, что .оптические оси источника излучени  0 oj и приемной системы , . которые могут быть параллельнь|ми или

45 образовывать между собой некоторый угол. Установлена полева  диафрагма 3 в фокальной плоскости объектива 2 так, что центр полуокружности 8 радиуса г лежит на оптической оси

50 объектива 2 при параллельных оптических ос х источника 1 и приемной системы , или смещен от нее на величину, пропорциональную произведению фокуса объектива 2 на угол между оптичес55 ними ос ми

При посылке излучени  в лоцируемую среду происходит его рассе ние по трассе на веществе среды Часть излучени , рассе нного в обратном

направлении, поступает на приемный объеЛтив-2 и создает в фокальной , плоскости последнего изображениеРассеивающего объема Пока посылаемое излучение не достигнет определенной дальности Zp, изображение лоцируемой среды не будет перекрыватьс  полевой диафрагмой 3 и регистрируемый сигнал равен нулюо По мере удалени  от дальномера лоцируемого объема его изображение, перемеща сь вдоль оси у, перекроет диафрагму 3, при этом на дальности от Zg до Zj, происходит нарастание .сигнала и при Z/ Z,oH достигнет заданной величины Ро Дальнейшее увеличение рассто ний до рассеивающего объема, от Z до Zg, приводит к уменьшению поступающего на объектив 2 потока обратно пропорционально квадрату рассто ни  „ Однако это уменьшение компенсируетс  в равной степени снижением виньетирующего действи  полевой диафрагмы Зо Это достигаетс  необходимым увеличением ее размерово Поэтому величина регистрируемого потока, пришедшего на фотодетектор 5, остаетс  в указанном промежутке дальностей посто нной - .

Начина  с рассто ний Z Zg, компенсировать уменьшение поступающей на объектив 2.мощности за счет размеров полевой диафрагмы 3 невозможно, поскольку размер диафрагмы по оси х достигает максимальной величины, равной размеру п тна изображени  о Поток поступаЮ1.ций с предельной дальности зондировани , проходит через часть диафрагмы 3, ограниченную полуокружностью с большим радиусоМо

Таким образом потоки, создающие полезный сигнал,проход т через полевую диафрагму 3. с различной степенью ваньектировани , чем и достигаетс  их посто нство в пределах определен-ного диапазона дальностейо Причем величина посто нного потока задаетс  размером части диафрагмы, ограниченной полуокружностью меньшего радиуса Tg, а сама диафрагма ма ксимально используетс  дл  пропускани  полезных потоков, через светофильтр на фотоприемнико

U2.t