11093892
Изобретение относитс к измерительной технике и может использоватьс дл измерени рассто ний и перемещений объекта, преимущественно от метра до нескольких дес тков метров, в опти-5 ческом приборостроении и других област х науки и техники, в частности, дл измерени волнени водной поверхности . Известен светопроекционный дально- ю шение
мер, содержащий передающую и приемную ветви с параллельными оптическими ос ми, в первую из которых входит источник излучени , а во вторую - объектив с -фотоприемником и измерительным is блоком.
В зтом дальномере фотоприемник выполнен в виде линейки фотодиодов, а измерительный блок представл ет систему определени конкретного фотодиода, 20 на который проектируетс изображение источника Г 3« Однако при разрешении по дальности пор дка 10-10 элементов измерительный блок становитс чрезмерно сложным 25 И громоздким, что одновременно ведет к снижению эксплуатационной надежности . Кроме того, в этом дальномере зависимость выходного сигнала от рас сто ни до объекта вл етс нелинейной , что требует (при указанном разрешении по дальности) дополнительной обработки информации, еще более усло н конструкцию и эксплуатацию. Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс уст ройство, содержащее передающую и при ную оптические ветви, в первую из ко торых входит источник излучени , а во вторую - объектив,модулирующий диск с профилированным отверстием, фотоприемник и измерительный блок. В известном устройстве оптические оси приемной и передающей ветвей установлены перпендикул рно друг дру гу, профилированное отверстие имеет форму.спирали Архимеда, а выходной сигнал (угол поворота диска) линейно св зан с измер емым рассто нием, что удобно дл проведени измерений Г 2. Однако в силу перпендикул рности осей приемной и передающей ветвей база прибора в несколько раз больще измер емого рассто ни , т.е. дл измерени рассто ний до нескольких дес тков метров база должна также состаап ть дес тки метров, что приводит к слишком большим габаритам дальномера , вследствие чего сразу ограничиваетс область его применени . Кроме того, в полевых услови х величина столь большой базы будет измешение габаритов за счет уменьшени базы дальномера.
Указанна цель достигаетс тем, что в светопроекционном дальномере, содержащем передающую ветвь с источником излучени и приемную ветвь с объективом, в фокальной плоскости которого перед фотоприемником установлен вращающийс диск с профилиро-: н тьс во времени за счет вибраций. изменени температуры и т.д..привод к соответствующим погрешност м измерений . Целью изобретени вл етс уменьпогрешностей измерений и уменьванным отверстием, оптические оси передающей и приемной ветвей расположены параллешьно профиль отвергсти диск образован дугой окружности , ограниченной симметричными ветв ми гиперболической спирали, центр которой совмещен с центром окружности и диска, лежащим на оптической оси приемной ветви. В результате и при параллельных ос х-передающей и приемной ветвей (т.е. при малой базе прибора) зависимость выходного сигнала от рассто ни до объекта оказываетс линейной , что упрощает измерени и уменьшает их погрешности. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого дальномераJ на фиг. 2 и 3 варианты построени диска. Дальномер (фиг. 1) содержит источник 1 излучени (например, ОКГ), объектив 2, оптическа ось которого параллельна оптической оси источника 1 и смещена относительно последней на некоторую величину Н (базу прибора ), диск 3 (с приводом, обеспечивающим вращение диска с посто нной угловой скоростью Ц)), установленный в фокальной плоскости объектива 2, и измерительный узел 4, состо щий из фотоприемника, измерител длительности импульсов и регистратора. Исследуемый объект 5 расположен на рассто нии L от объектива 2. Величину Н выбирают,исход из величины угла ci-Q объектива пол зрени dn объектива 2 и минимальпого измер емого рассто ни L объекта, а фокусное рассто ние f объектива 2 выбирают заведомо больше Lpiin в известном устройстве ftigx где -wax максимальное рассто ние до объекта,т.е. база заве домо больше, чем в предлагаемом даль номере, поскольку дл обычных объективов рад, а L,. Модулирующий диск (фиг. 2) имеет профилированное от верстие ABC, причем линии АВ и ВС представл ют участ ки гиперболических спиралей, а лини АС - дугу окружности с радиусом 2 .. 35), при чем центры спиралей и центр окружности совпадают с центром диска, лежащим на оптической оси объектива. Угл определ ют положени асимптот, углы ± - угловой размер соответствующих спиралей. Максимальный угло вой размер отверсти равен 2(), а величины , и R ,„ определ ют пределы измерени рассто ни светово го п тна от оси объектива и св заны сЧдИ Ч следуюп1ими соотнощени ми: телу. , У-1 ( дл фиг. 2) , Rmin o R I/ №О1И о ( дл фиг. 3). Дл некоторого значени R радиаль ной координаты светового п тна величина соответствующей дуги ДЧ(соедин ющей линии АВ и ВС внутри отверсти ) имеет вид. 4%-- о) (дп фиг. 2а). 2( (дл фиг. 25). Таким образом, дл отверсти , изо раженного на фиг. 2, л убывает с возрастанием R, а дл отверсти , изображенного на фиг. 3 - возрастает (в обоих случа х линейно). Дальномер работает следующим обазом . Излучение от источника 1 попадает а объект 5 и диффузно отражаетс от его, при этом часть отраженного изучени фокусируетс объективом 2, одулируетс диском 3 и попадает на змерительный узел 4, измер ющий лительности If импульсов, возникающих ри модул ции излучени . Эти длительности линейно Св заны с рассто нием о объекта. Если световое п тно в плоскости иска 3 имеет радиальную координату R, то объект находитс от объектива 2 на рассто нии L«,HI/R . При этом f Ai. - Г (дл фиг. (-,-Ji ( дл фиг. V I min R минимальные и максимальные измер емые рассто ни до объекта. При изменении Н измен етс диапазон измерений (L , miгl Р неизменности остальных параметров дальномера . Положительный эффект состоит в уменьшении погрешностей и уменьшении габаритов за счет уменьшени базы прибора и неизменности остальных его характеристик (база прибора в предлагаемом дальномере не превосходит 1 м, а в известном - дес тки мет ров). Кроне того, уменьшение базы прибор упрощает его эксшауатацию и расшир ет область его применени (в частности, дальномер может использоватьс дл измерени рассто НИИ с носителей, имеющих малые размери дл полезной нагрузки, HanpHft ep катеров и т.д.),