SU1035422A1 - Avia prophilograph - Google Patents

Avia prophilograph Download PDF

Info

Publication number
SU1035422A1
SU1035422A1 SU823394064A SU3394064A SU1035422A1 SU 1035422 A1 SU1035422 A1 SU 1035422A1 SU 823394064 A SU823394064 A SU 823394064A SU 3394064 A SU3394064 A SU 3394064A SU 1035422 A1 SU1035422 A1 SU 1035422A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
plane
optical axis
phase
angle
distance
Prior art date
Application number
SU823394064A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Анатольевич Ветров
Александр Георгиевич Кулясов
Леонид Евгеньевич Марасин
Юрий Викторович Попов
Сергей Александрович Соколов
Original Assignee
Предприятие П/Я Р-6681
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я Р-6681 filed Critical Предприятие П/Я Р-6681
Priority to SU823394064A priority Critical patent/SU1035422A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1035422A1 publication Critical patent/SU1035422A1/en

Links

Landscapes

  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Description

Изобретение относитс  к построен профилей местности, а точнее к сист мам построени  профилей путем измер ни  высот до точек подстилающей по верхности с петотельнах аппаратов. Известны авиапрофи ографы с йспользопанием сканирующих систем с разверткой лазерного луча и матричн ми фотоприемниками fl Зи с использо ванием электрооптических фазовых ла зерных дальномеров 2. Авиапрофилограф } обладающий высоким быстродействием и позвол ющий строить сразу несколько профи/1ей ,по точности уступает фазовым дальномерным системам. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  авиапрофилограф, построенный на основе лазерного фазового дальномера с электрооптическим модул тором пол ризационного типа, анализатор которого в виде призмы Глана установлен на входе передающей телескопической системы, и фотоприемником , установленным за полевой диафрагмой в фокальной плоскости приемного объектива и подключенным к фазойзмерительному блоку. Такой авиапрофилограф с гелий-неоновым лазером обеспечивает высокоточное профилирование с записью результатов измерений на регистратор 3 J. Однако в известном авиапрофилогра фе не исключена возможность грубых ошибок,особенно при наиболее распро страненном цифровом измерении фазы с преобразованием разности фаз во временной интервал, когда дл  фаз, близ ких к О , возникают мертвые зоны. Кроме того, затруднени  с учетом .изменений высоты полета носител  при регистрации абсолютных высот под ;уровнем мор , снижают надежность из мерений. Цель изобретени  - повышение надежности результатов измерений путем одновременной съемки профил  в двух сечени х. Поставленна  цель достигаетс  тем что в авизпрофилографе на основе лазерного фазового дальномера с электрооптическим модул тором пол ризационного типа анализатор которого в виде призмы Плана установлен на вход передающей телескопической системы, и фотоприемником, установленным за полевой диафрагмой в фокальной плоскости приемного объектива и подключенным к .фазойзмерительному блоку. 0 ПЛОСКОСТИ, перпендикул рной плоскости проход щей ч«рез оптическую ось передающей системы и перпендикул рной воздушному промежутку призмы Глана, установлено зеркало под углом od к оптиреской оси в пределах от S до (о рассто нии /v по перпендикул ру к оптической оси до ее пересечени  с воздушным промежутком призмы Глана, равном 2u«g -2- , а в фокальной плоскости приемного объектива установлена полева  диафрагма, за которой установлен дополнительный фотоприемник , подключенный к дополнительному фазойзмерительному блоку, при этом tUp означает половину угла пол  зрени  телескопической передающей системы, L, - рассто ние от точки пересечени  до входного зрачка телескопической системы, D диаметр этого зрачка. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого авиапрофилографа. Айиапрофилограф содержит лазер 1, электрооптический кристалл 2, призма Глана 3, зеркало , положение входного зрачка 5 телескопической системы, телескопическа  система 6 и 7, генератор 8 масштабной частоты , фазоизмерительные блоки 9 и 12, фотоприемники 10 и 13, полевые диафрагмы П и 14, приемный объектив 15, Излучение лазера 1 модулируетс  по интенсивности с частотой масштабного генератора 8 с помощью электрооптического модул тора, состо щего из электрооптического кристалла 2 и анализатора - призмы Глана 3- Призма Глана, раздел юща  излучение, прошедшее кристалл 2, на два ортогонально пол ризованных пучка, служит дл  преобразовани  модул ции света по пол ризации в модул цию по интенСивности , При этом, фаза модул ции пучка, перпедикул рного оптической оси, отличаетс  на 180° от фазы модул ции, излучени , распростран ющегос  вдоль оптической оси (если, например, в данный момент времени осевой пучок после призмы Глана имеет максимальную интенсивность, то второй лучок - минимальную, и наоборот). Излучение после призмы Глана, перпендикул рное- оптической оси, отражаётс  от зеркала , установленного таким образом, чтобы отраженное излучение попало на входной зрачок телескопической системы 6 и 7 под углом UJ, не превьаиающим половину угла пол  зрени  систем 6 и 7 равного . В этом случае на выходе передающей оптической системы формируютс  два пучка излучени , распростран ющиес  под углом друг к,другу.Если увеличение телескопической системы равно -р , угол между выходными пучками равен - , а расходимость пучков излучени  равна ,где oi - расходимость излучени  лазера.. Расположение зеркала м его ориентаци  легко определ ютс  по соотношени м геометрической оптики. fljIocKocTb зер кала должна быть перпендикул рна плоскости, содержащей оптичес1 ую ось системы, и плоскости воздушного промежутка призмы Глана. Угол между зеркалом и оптической осью лежит в пределах от S до 5 а рассто ние / по перпендикул ру к оптической оси, лежащему в-плоскости, перпендикул рной плоскости воздушного промежутка призмы Глана, от точки пересечени  оптической оси с плоскостью воздушного промежутка до зеркала не превышает Н где L - рассто ние от точки пересечени  оптической оси с плоскостью воздушного зазора до входного зрачка телескопической системы, а О - диаметр входного зрачка. При развороте в плоскости лазера и модул тора с призмой Глана относительно оптической оси телескопическо системы на угол, не превышающий Шд, значени  угла оС. и рассто ни  М лежат в призмах d. - ujg , М U-ttjZcu + l в этом слумае пучки распростран ютс  симметрично оптичес кой оси. Пучки лучей передатчика после отражени  от исследуемой поверхности собираютс  приемным объек тивом 15 в разных точках плоскости изображени , ограниченных дл  пространственного разделени  пучков и снижени  фоновых засветок полевыми «диафрагмами 11 и 1. За диафрагмами установлены фотоприемники to и 13, сигналы с которых поступают на соответствующие фазоизмерительные блоки 9 и 12. Фа зометры измер ют разность фаз между (напр жением масштабного генератора и сигналами с фотоприемников. Таким образом, осуществл етс  одновременн измерение рассто ни  до двух точек поверхности. 22 Если при движении летательного средства вертикальна  плоскость, в которой лежат оба пучка передатчика, составл ет угол, отличный от 0° с направлением горизонтального полета, то авиапрофклограф одновременно измер ет два параллельных профил  подстилающей поверхности. При этом,.измен   указанный угол, возможно изме-г нение рассто ни  между измер емыми профил ми на местности. Наиболее оптимальным  вл етс  концентрическое расположение в одной плоскости выходного зрачка передающей и входного зрачка приемной систем . В этом случае положение по евых диафрагм остаетс  неизменным при изменении высоты полета. Дл  уменьшени  диаметра линз и веса передающей телескопической системы целесообразно выходной зрачок ее совместить с оправой линзы 7. угол и выбрать равным данной i системы, а рассто ние М Ltgto.,, При этом, при ширине пучка, равной и или меньшей диаметра входного драчка оба пучка наиболее полно и симметрично относительно оптической оси заполн ют световой диаметр линзы 7. (Это соответствует также случаю,KQrда W , M Lt(.2u/o;. Угол u; может быть 1,5, что при высотах полета 100-500 м позвол ет получить максимальное рассто ние между профил ми от 2,6 до 13 м соответственно.При этом геометрическа  разность вертикального и наклонного рассто ний составл ет дл  перепадов высот профил  до 100 м (частота модул ции 1,5 МГц, фазовый цикл 100 м) около 3 см, что лежит в пределах погрешности измерени  профил  поверхности базовым профилографом. Предлагаемый авиапрофилограФ оПеспечивает одновременное измерение двух сечений профил  поверхности без увеличени  мощности излучени  лазера и при сохранении всех характеристик базового приЗора по каждому каналу, как в частности дальности действи , так ,и быстродействи  и точности измерени  профил . Использование двух пучков со сдвигом фазы модул ции на l80 позвол ет определить веро тный ход изменени  профил  при попадании разности фаз по одному из каналов в мертвую зону фазометThe invention relates to built-up terrain profiles, and more specifically to systems for building profiles by measuring heights to the points of the underlying surface with petulum apparatuses. Airprofits with the use of scanning systems with laser beam sweep and matrix photodetectors fl zi using electro-optical phase laser rangefinders 2 are known. Aviaprofilograf} has a high speed and allows you to build several pros at once, which is exactly the same as phase rangefinder systems. The closest to the proposed one is an aeroprofilograph based on a laser phase rangefinder with an electro-optic modulator of polarization type, the analyzer of which is installed in the form of a Glan prism at the input of a telescopic transmission system, and a photodetector installed behind the field aperture of the receiving lens and connected to phase measurement unit. Such a helium-neon laser air profilograph provides high-precision profiling with the recording of measurement results on a 3 J recorder. However, in the well-known aeronautical philosopher, serious errors cannot be ruled out, especially with the most common digital phase measurement converting the phase difference in the time interval when close to O, dead zones appear. In addition, difficulties with regard to changes in the flight altitude of the carrier during the registration of absolute altitudes below sea level reduce the reliability of measurements. The purpose of the invention is to improve the reliability of measurement results by simultaneously shooting a profile in two sections. The goal is achieved by the fact that in an avizprofilograf on the basis of a laser phase range finder with an electro-optic modulator of polarization type, the analyzer in the form of a Plan prism is installed at the input of a telescopic transmission system, and a photoreceiver installed behind a field diaphragm in the focal plane of the receiving lens and connected to a measuring meter . 0 PLANE, perpendicular to the plane passing through the cutting optical axis of the transmitting system and perpendicular to the air gap of the Glan prism, a mirror was installed at an angle od to the optical axis ranging from S to (about the distance / v along the perpendicular to the optical axis to its intersection with the air gap of a Glan prism equal to 2u g g -2-, and in the focal plane of the receiving lens there is a field diaphragm behind which there is an additional photodetector connected to the additional phase-measuring unit, while tUp means em half of the field of view of the telescopic transmission system, L, is the distance from the intersection point to the entrance pupil of the telescopic system, D is the diameter of this pupil. The drawing shows the block diagram of the proposed avionoprofilograf. Ayiaprofilograf contains laser 1, electro-optical crystal 2, Glan prism 3, the mirror, the position of the entrance pupil 5 of the telescopic system, the telescopic system 6 and 7, the generator 8 of the scale frequency, the phase measuring blocks 9 and 12, the photodetectors 10 and 13, the field diaphragms P and 14, the receiving lens 15, Radiation Azera 1 is modulated in intensity with a frequency of a scale generator 8 using an electro-optic modulator consisting of an electro-optical crystal 2 and an analyzer — a Glan prism 3 — a Glan prism separating radiation transmitted by a crystal 2 into two orthogonal polarized beams to convert modulation of light by polarization to modulation by intensity, whereby the phase of modulation of the beam, perpedicular optical axis, differs by 180 ° from the phase of modulation, radiation propagating along the optical axis (if for example, at a given time, the axial beam after a Glan prism has a maximum intensity, the second beam is minimal, and vice versa). The radiation after the Glan prism, perpendicular to the optical axis, is reflected from a mirror installed in such a way that the reflected radiation falls on the entrance pupil of the telescopic system 6 and 7 at an angle UJ not exceeding half the field angle of view of systems 6 and 7 equal. In this case, at the output of the transmitting optical system, two beams of radiation propagating at an angle to each other are formed. If the increase in the telescopic system is equal to p, the angle between the output beams is equal to - and the divergence of the radiation beams is equal to, where oi is the divergence of the laser radiation. The location of the mirror and its orientation are easily determined by the ratios of the geometrical optics. The fljIocKocTb mirror should be perpendicular to the plane containing the optical axis of the system and the air gap plane of the Glan prism. The angle between the mirror and the optical axis lies in the range from S to 5 and the distance / perpendicular to the optical axis lying in a plane, perpendicular to the plane of the air gap of the Glan prism, from the point of intersection of the optical axis with the plane of the air gap to the mirror does not exceed H where L is the distance from the point of intersection of the optical axis with the plane of the air gap to the entrance pupil of the telescopic system, and O is the diameter of the entrance pupil. When turning in the plane of the laser and modulator with a Glan prism relative to the optical axis of the telescopic system at an angle not exceeding Sd, the value of the angle oC. and the distance of M lies in the prisms d. - ujg, M U-ttjZcu + l in this case, the beams propagate symmetrically to the optical axis. After reflection from the examined surface, the beams of the transmitter's rays are collected by the receiving lens 15 at different points in the image plane, limited for the spatial separation of the beams and reduction of the background illumination by field diaphragms 11 and 1. After the diaphragms, the photodetectors to and 13 are installed, the signals from which are fed to the corresponding phase-measuring blocks 9 and 12. Phase meters measure the phase difference between (the voltage of the scale generator and the signals from the photodetectors. Thus, the distance one hundred or two points of the surface. 22 If, when the aircraft moves, the vertical plane in which both transmitter beams lie makes an angle different from 0 ° with the direction of horizontal flight, the airborne reprograph simultaneously measures two parallel profiles of the underlying surface. Changing the indicated angle, possibly changing the distance between the measured profiles on the ground. The most optimal is a concentric arrangement in one plane of the exit pupil of the transmitting and the entrance pupil riemnoy systems. In this case, the position of the aperture diaphragms remains unchanged when the flight altitude changes. To reduce the diameter of the lenses and the weight of the transmitting telescopic system, it is advisable for the exit pupil to combine it with the lens mount 7. The angle should be equal to this i system, and the distance M Ltgto., At the same time, if the beam width is equal to or smaller than the diameter of the entrance sling, both the beam is the most complete and symmetrical about the optical axis and fills the light diameter of the lens 7. (This also corresponds to the case, KQ-W, M Lt (.2u / o ;. Angle u; it can be 1.5, that at flight altitudes of 100-500 m allows you to get the maximum distance between profiles from 2.6 to 13 m co. Correspondingly, the geometric difference between the vertical and oblique distances for the profile height differences of up to 100 m (modulation frequency 1.5 MHz, phase cycle 100 m) is about 3 cm, which lies within the measurement error of the surface profile by the basic profilograph. Aviation Profile Provides simultaneous measurement of two sections of the surface profile without increasing the laser radiation power and maintaining all the characteristics of the base telescope for each channel, both in particular the range of action and the fast speed Twi and the measurement accuracy of the profile. The use of two beams with a phase shift of modulation by l80 allows determining the probable course of profile change when a phase difference hits one of the channels in the dead zone of a phase meter.

Claims (1)

АВИАПРОФИЛОГРАФ на основе лазерного фазовогь дальномера с электрооптическим модулятором поляризационного типа, анализатор которого в виде призмы Глана установлен на входе передающей телескопической системы, и фотоприемником, установленным· За полевой диафрагмой в фокальной плоскости приемного объектива и подключенным к фазоизмеритель- ному блоку, отличающийся тем, что, с целью повышения надежное) ти результатов измерений путем одновременной съемки профиля в двух сечениях, в плоскости, перпендикулярной к плоскости, проходящей через оптическую ось системы, и перпендикулярной воздушному промежутку призмы Глана, установлено зеркало под углом cl·· к оптической оси в пределах от 45 до 45°_1*>ои на расстоянии М по перпендикуляру к оптической оси до ее пересечения' воздушным^промежутком призмы Глана, равном + j-, а в фокальной плоскости приемного объектива установлена дополнительная полевая диафрагма, за которой уста- в новлен дополнительный фотоприемник, подключенный к дополнительному фазоизмерительному блоку, при этом смо означает половину угла поля зрения телескопической передающей системы, L - расстояние от точки пересечения до входного зрачка телескопической системы; D - диаметр этого зрачка.AVIAPROFILOGRAPH based on a laser phase shifter of a range finder with a polarization-type electro-optical modulator, an analyzer of which in the form of a Glan prism is installed at the input of a transmitting telescopic system, and a photodetector installed · Behind a field diaphragm in the focal plane of the receiving lens and connected to a phase meter unit, , in order to increase the reliability of these measurement results by simultaneously taking a profile in two sections, in a plane perpendicular to the plane passing through pticheskuyu system axis and perpendicular to the air gap Glan prism, established mirror at an angle cl · · to the optical axis in the range from 45 to 45 ° _ 1 *> about and at a distance M perpendicular to the optical axis to its intersection 'air ^ spaced prism Glan equal to + j-, and in the focal plane of the lens receiving an extra field diaphragm, behind which in usta- Credited additional photoreceiver connected to an additional PHASE MEASUREMENT unit, wherein the means of cm half field angle telescopic transmission system, L - distance from the intersection point to the entrance pupil of the telescopic system; D is the diameter of this pupil. SU.,, 1035422SU. ,, 1035422 3*3 * 1035*221035 * 22
SU823394064A 1982-02-10 1982-02-10 Avia prophilograph SU1035422A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823394064A SU1035422A1 (en) 1982-02-10 1982-02-10 Avia prophilograph

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823394064A SU1035422A1 (en) 1982-02-10 1982-02-10 Avia prophilograph

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1035422A1 true SU1035422A1 (en) 1983-08-15

Family

ID=20996590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823394064A SU1035422A1 (en) 1982-02-10 1982-02-10 Avia prophilograph

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1035422A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Прилепим М.Т., Голубев А.Н. Оптические квантовые генераторы в геодезических измерени х. М., Недра, с. 72-7. 2.Авторское свидетельство DD N136538, кл. G 01 С 7/06, 1978. 3. Оптико-механическа промышленность. 1979, И- 12, с. 18-21. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4113381A (en) Surveying instrument and method
US3680958A (en) Survey apparatus
US3552859A (en) Optical instrument for determining the parallelism or nonparallelism of two reflecting surfaces
JPS636483A (en) Time interval measuring instrument
US3525568A (en) Airborne electro-optical systems and apparatus for indicating true aircraft velocity and altitude
SU1035422A1 (en) Avia prophilograph
EP0135423B1 (en) Distance measuring system
US3019690A (en) Instrument for measuring distances and the like
US3446559A (en) Instrument to correct survey errors caused by atmospheric refraction
RU2155323C1 (en) Optoelectronic target search and tracking system
WO1983002667A1 (en) Methods and means for utilizing apodized beams
SU1080012A1 (en) Electro-optical method of measuring distance
SU1091076A1 (en) Optical doppler meter of reynolds stresses in liquid or gas flow
RU2018085C1 (en) Device for determining coordinates of movable object
RU2110082C1 (en) Device determining parameters of visibility and microstructure of atmospheric formations
SU1566870A1 (en) Method of determining mutual displacement object point
RU2091711C1 (en) Process of range measurement and device for its realization
JPH0682552A (en) Electrooptical distance measurement
SU1054681A1 (en) Phonoelectric goniometer
SU1125514A1 (en) Refractometer-calorimeter
RU1779925C (en) Laser level
SU1506274A1 (en) Method and apparatus for leveling survey
SU1024709A1 (en) Non-flatness checking device
RU2036420C1 (en) Goniometer optical system
SU1296854A1 (en) Device for measuring parameters of double refraction