SU1760315A1 - Pulse distance meter - Google Patents
Pulse distance meter Download PDFInfo
- Publication number
- SU1760315A1 SU1760315A1 SU904893602A SU4893602A SU1760315A1 SU 1760315 A1 SU1760315 A1 SU 1760315A1 SU 904893602 A SU904893602 A SU 904893602A SU 4893602 A SU4893602 A SU 4893602A SU 1760315 A1 SU1760315 A1 SU 1760315A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- photodetector
- optical
- pulse
- unit
- inverter
- Prior art date
Links
Abstract
Использование: измерительна техника , в геодезии, навигации, локации, геофизических исследовани х. Сущность изобретени : дальномер содержит лазерный излучатель 1, блок управлени 2, 1 приемопередающий оптический блок 3, датчик 4 опорного импульса, спектральный селектор 5, два фотоприемника 6 и 9, два измерител временных интервалов 7 и 13, вычислительный блок 8, разделительный конденсатор 10, инвертор 11 и диод 12. 2-1- 3-5-9-10-11-13-8. 5-6-7-8. 1-4-5. 2 ил.Use: measuring equipment, in geodesy, navigation, location, geophysical research. SUMMARY OF THE INVENTION: The range finder includes a laser emitter 1, a control unit 2, 1 a transceiver optical unit 3, a reference pulse sensor 4, a spectral selector 5, two photoreceivers 6 and 9, two time interval meters 7 and 13, a computing unit 8, a coupling capacitor 10, the inverter 11 and the diode 12. 2-1- 3-5-9-10-11-13-8. 5-6-7-8. 1-4-5. 2 Il.
Description
WW
ЁYo
Л/ЛL / L
Фиг.11
М оM o
1313
VJVj
8eight
WW
Изобретение относитс к области высокоточных измерений с помощью лазерного излучени и может найти применение в геодезии , навигации,локации, а также геофизических исследовани х.The invention relates to the field of high-precision measurements using laser radiation and can be used in geodesy, navigation, location, and geophysical surveys.
Известно устройство дл измерени дальности, основанное на измерении времени прохождени импульса излучени объекта и обратно.A device for measuring the distance is known, based on measuring the transit time of a radiation pulse from an object and back.
Основным недостатком известного дальномера вл етс его низка помехоустойчивость , а следовательно, и низка точность измерени . Этот недостаток обусловлен тем, что случайные помехи, например , вызванные переотражением, рассеиванием, нестационарным поглощением излучаемого сигнала, неоднородно- ст ми среды и т.п., не устран ютс .The main disadvantage of the known range finder is its low noise immunity and, consequently, low measurement accuracy. This disadvantage is due to the fact that random interference, for example, caused by multiple reflections, scattering, non-stationary absorption of a radiated signal, inhomogeneous media, etc., is not eliminated.
Наиболее близким по технической сущности к за вл емому дальномеру вл - етс импульсный дальномер, содержащий лазерный излучатель с блоком управлени , оптически сопр женный с первым фотоприемником через оптический узел опорного импульса, а также через приемо- передающий оптический блок, вычислительный блок, соединенный с первым и вторым измерител ми временных интервалов , первый из которых подключен к первому фотоприемнику.The closest to the claimed rangefinder in terms of technical essence is a pulse rangefinder containing a laser emitter with a control unit, optically coupled to the first photoreceiver via the optical node of the reference pulse, as well as a computing unit connected to the first and the second time interval meter, the first of which is connected to the first photodetector.
Основным недостатком известного дальномера вл етс большое врем измерени , т.е. низка производительность, что обусловлено применением накоплени .The main disadvantage of the known range finder is the large measurement time, i.e. poor performance due to the use of accumulation.
Цель изобретени - повышение произ- водительности при сохранении высокой помехоустойчивости .The purpose of the invention is to increase performance while maintaining high noise immunity.
Поставленна цель достигаетс тем, что в импульсный дальномер, содержащий лагерный излучатель с блоком управлени , оптически сопр женный с первым фотоприемником через оптический узел опорного импульсного, а также через приемопередающий оптический блок, вычислительный блок, соединенный с первым и вторым из- мерител ми временных интервалов, первый из которых подключен к первому фотоприемнику, ввод тс спектральный селектор и последовательно соединенные второй приемник, разделительный конден- сатор и инвертор, выход которого подключен к второму измерителю временных интервалов, лазерный излучатель выполнен с возможностью излучени на двух длинах волн, второй фотоприемник оптически со- пр жен с лазерным излучателем через оптический узел опорного импульса и через приемопередающий оптический блок, а спектральный селектор размещен перед первым и вторым фотоприемниками, приThe goal is achieved by the fact that a pulse rangefinder containing a camp emitter with a control unit is optically coupled to the first photodetector via the optical reference pulse unit, as well as through the transceiver optical unit, a computing unit connected to the first and second time interval meters the first of which is connected to the first photodetector, a spectral selector and a second receiver connected in series, a splitter capacitor and an inverter are inputted, the output of which is connected The second emitter is configured to emit at two wavelengths, the second photodetector is optically wired with the laser emitter through the optical node of the reference pulse and through the transceiver optical unit, and the spectral selector is placed in front of the first and second photodetectors.
этом вход инвертора соединен с катодом введенного диода, анод которого подключен к шине нулевого уровн . This inverter input is connected to the cathode of the input diode, the anode of which is connected to the zero bus.
В качестве источника излучени в за вл емом устройстве используетс полупроводниковый лазер. Блок управлени задает через лазерный диод посто нный ток, величина которого несколько превышает пороговое значение, при котором начинаетс генераци лазерного излучени на длине волны г- На посто нное смещение накладываютс токовые импульсы длительностью 50 не, в результате чего лазер начинает генерировать на другой длине волны AI . Причем за счет токовой перестройки под действием коротких импульсов тока (нано- секундной длительности) спектр сдвигаетс в коротковолновую область, т.е. h. Ai. (На фиг.2а показано излучение лазера на длине волны AL на фиг.26 - излучение.на длине, волны Аа ). Разность АЗ - AI может достигать 50-100 А.A semiconductor laser is used as the radiation source in the device. The control unit sets a constant current through the laser diode, the value of which slightly exceeds the threshold value at which laser radiation starts to be generated at a wavelength of g. Current pulses with a duration of 50 n are applied to a constant bias, as a result of which the laser begins to generate AI at a different wavelength. . Moreover, due to current tuning under the action of short current pulses (nanosecond duration), the spectrum shifts to the shortwave region, i.e. h. Ai. (On figa 2 shows the laser radiation at a wavelength of AL in Fig.26 - radiation. At a wavelength, Aa). The difference AZ - AI can reach 50-100 A.
Сущность изобретени заключаетс в том, что благодар использованию режима работы импульсного излучател с посто нным смещением и введению нескольких простейших элементов в схему дальномера образован дополнительный измерительный канал действующий параллельно основному каналу и одновременно с ним. Это позвол ет накопить требуемое число результатов измерени , которое необходимо дл достижени заданной помехоустойчивости в два раза быстрее, чем при использовании одного измерительного канала.The essence of the invention lies in the fact that due to the use of the operating mode of a pulsed radiator with a constant offset and the introduction of several simplest elements into the rangefinder circuit, an additional measuring channel is formed which acts parallel to the main channel and simultaneously with it. This allows you to accumulate the required number of measurement results, which is necessary to achieve a given noise immunity twice as fast as when using a single measurement channel.
За вл емое устройство отличаетс от прототипа тем, что в него введены спектральный селектор, второй приемник излучени , разделительный конденсатор, диод, инвертор, а также осуществлены соответствующие функциональные св зи введенных блоков с элементами устройства прототипа.The proposed device differs from the prototype in that a spectral selector, a second radiation receiver, a coupling capacitor, a diode, an inverter, and the corresponding functional connections of the inserted units with the elements of the prototype device are implemented.
На фиг.1 представлена структурна схема предлагаемого дальномера; на фиг.2 - временные диаграммы, по сн ющие работу дальномера. (На фиг.2а - сигнал, излучаемый на длине волны AI; на фиг.26 - сигнал, излучаемый на длине волны А2 ; на фиг.2в - сигнал на выходе первого измерител временных интервалов; на фиг.2г - сигнал на выходе второго фотоприемника; на фиг.2д- сигнал на выходе инвертора; на фиг.2е - сигнал на входе второго измерител временных интервалов).Figure 1 presents the structural diagram of the proposed rangefinder; 2 shows timing diagrams for the operation of the range finder. (On figa - the signal emitted at the wavelength AI; on fig.26 - the signal emitted at the wavelength A2; on figv - the signal at the output of the first meter of time intervals; on fig.2g - the signal at the output of the second photodetector ; Figure 2d is the signal at the output of the inverter; Figure 2e is the signal at the input of the second time interval meter).
Дальномер работает следующим образом .The range finder works as follows.
Излучатель 1 под действием блока управлени 2 излучает сигнал на двух длинахThe emitter 1 under the action of the control unit 2 emits a signal at two lengths
волн попеременно через передающий оптический блок 3 в направлении объекта, В эти же моменты в датчике 4 опорного импульса формируютс опорные сигналы, поступающие на спектральный селектор 5. Импульсный сигнал с дистанции поступает через приемный оптический блок 3 также на селектор 5. Спектральный селектор 5 пространственно раздел ет отраженный и опорный сигналы излучени на сигнал на длине волны AI, попадающий на фотоприемник 6, и сигнал излучени на длине волны Аа, попадающий на фотоприемник 9. После регистрации оптических импульсов на длине волны AI фотоприемником 6 электрический сигнал, представленный на фиг,2в, подаетс на измеритель 7 временных интервалов. Сигнал на длине волны Хг , зарегистрированный фотоприемником 9, через разделительный конденсатор 10, инвертор 11 подаетс на измеритель 13 временных интервалов (фиг.1). На вход фотоприемника 9 поступают два оптических сигнала (опорный и стриженный) посто нной амплитуды с короткими паузами, форма которых соответствует форме сигнала, излученного на длине волны (фиг.26). Поэтому на входе фотоприемника действует сигнал, форма которого приведена на фиг.2г. .waves alternately through the transmitting optical unit 3 in the direction of the object. At the same moments, reference signals are generated in the sensor 4 of the reference impulse, which arrive at the spectral selector 5. The impulse signal from the distance goes through the receiving optical unit 3 also to the selector 5. The spectral selector 5 spatially separates em reflects the reflected and reference signals of the radiation signal at the wavelength AI, falling on the photodetector 6, and the radiation signal at the wavelength AA, falling on the photodetector 9. After registration of the optical pulses on d ine AI wave electric signal by a photodetector 6 of Fig, 2c is supplied to the meter 7 timeslots. The signal at the wavelength Xg, registered by the photoreceiver 9, through the coupling capacitor 10, the inverter 11 is fed to the meter 13 time intervals (figure 1). The input of the photodetector 9 receives two optical signals (reference and clipped) of constant amplitude with short pauses, the shape of which corresponds to the shape of the signal emitted at the wavelength (Fig. 26). Therefore, at the input of the photodetector a signal acts, the form of which is shown in FIG. .
Диод 12 служит дл прив зки сигнала, прошедшего через разделительный конденсатор 10, к нулевому уровню (фиг.2д). Инвертор 11 преобразует импульсы отрицательной формы (опрокинутые) (фиг.2д) в импульсы положительной формы (фиг.2е), аналогичные поступающим на вход первого измерител 7 временных интервалов (фиг,2в). При этом в качестве инвертора 11 может быть использован цифровой элемент (НЕ) той же серии, на которой построены измерители 7 и 13 временных интервалов.The diode 12 serves to tie the signal passing through the coupling capacitor 10 to the zero level (Figure 2d). Inverter 11 converts negative-shaped pulses (inverted) (figd) into positive pulses (fig.2e), similar to those arriving at the input of the first meter 7 time intervals (fig. 2b). At the same time as the inverter 11 can be used a digital element (NOT) of the same series, on which the meters 7 and 13 time intervals are built.
Вычислительное устройство 8 осуществл ет статическую обработку результатов измерений путем их накоплени . Поскольку в основном и дополнительном каналах используютс оптические сигналы с разной длиной волны, следовательно, результаты измерений в основном и дополнительном каналах статистически независимы, тем самым в два раза сокращаетс врем накоплени статистической выборки требуемого объема. При этом объем статистической выборки , обеспечивающей заданную точность измерени дальности в услови х помех, определ етс интенсивностью случайных по- мех.Computing device 8 performs static processing of measurement results by accumulating them. Since optical signals with different wavelengths are used in the primary and secondary channels, therefore, the measurement results in the primary and secondary channels are statistically independent, thereby reducing the accumulation time of the statistical sample of the required volume. At the same time, the amount of statistical sampling, which ensures a given accuracy of distance measurement in the conditions of interference, is determined by the intensity of random noise.
Таким образом, благодар использованию режима работы импульсного излучател с посто нным смещением и введению в устройство спектрального селектора, второго приемника, разделительного конденсатора , диода и инвертора образован дополнительный статистически независимый измерительный канал, действующий параллельно основному и. одновременно с ним, что позвол ет накопить требуемоеThus, by using the mode of operation of a pulsed radiator with a constant bias and the introduction of a spectral selector, a second receiver, a coupling capacitor, a diode and an inverter into the device, an additional statistically independent measuring channel is formed, which acts parallel to the main and. simultaneously with it, which allows you to accumulate the required
число результатов измерений, которое необходимо дл достижени заданной помехоустойчивости в два раза быстрее, чем при использовании одного измерительного канала . При этом в предлагаемом устройствеthe number of measurement results that is needed to achieve a given noise immunity is twice as fast as when using a single measurement channel. In this case, the proposed device
оба канала используют один и тот сложный и дорогосто щий приемопередающий блок, что позвол ет сократить врем измерени в два раза без существенного увеличени аппаратных затрат.Both channels use the same complex and expensive transceiver unit, which makes it possible to shorten the measurement time by half without significantly increasing hardware costs.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904893602A SU1760315A1 (en) | 1990-10-15 | 1990-10-15 | Pulse distance meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904893602A SU1760315A1 (en) | 1990-10-15 | 1990-10-15 | Pulse distance meter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1760315A1 true SU1760315A1 (en) | 1992-09-07 |
Family
ID=21551581
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904893602A SU1760315A1 (en) | 1990-10-15 | 1990-10-15 | Pulse distance meter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1760315A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2538432C1 (en) * | 2013-07-09 | 2015-01-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (ОАО "НПК "СПП") | Laser ranging method |
RU210345U1 (en) * | 2021-11-17 | 2022-04-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" (НовГУ) | Pulse code modulation laser ranger |
-
1990
- 1990-10-15 SU SU904893602A patent/SU1760315A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Справочник по лазерной технике. Под ред. Ю.В.Байбородина, Л.З.Криксунова, О.Н.Литвиненко. Киев Техника, 1978, с.223. Батраков А.С., Бутусов М.М., Г.П.Грека и др. Лазерные измерительные системы. М.: Радио и св зь, 1981, с.131-135. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2538432C1 (en) * | 2013-07-09 | 2015-01-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (ОАО "НПК "СПП") | Laser ranging method |
RU210345U1 (en) * | 2021-11-17 | 2022-04-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" (НовГУ) | Pulse code modulation laser ranger |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2223756C (en) | Light beam range finder | |
JP5590884B2 (en) | Optical distance measuring method and optical distance measuring apparatus using the same | |
CN100362366C (en) | Apparatus and method for distance measurement using chaos laser of optical fiber laser device | |
US5619317A (en) | Light-wave distance meter based on light pulses | |
Palojarvi et al. | Integrated time-of-flight laser radar | |
US4139301A (en) | Distance measuring laser apparatus for delayed time measurements | |
US5523835A (en) | Distance measuring equipment | |
US9041918B2 (en) | Measuring apparatus and referencing method for a digital laser distance meter, and laser distance meter | |
CN103605133A (en) | Vehicle-mounted laser distance measuring device | |
US20220171038A1 (en) | Multichannel time-of-flight measurement device with time-to-digital converters in a programmable integrated circuit | |
US7184130B1 (en) | Method for improving the received signal to noise ratio of a laser rangefinder | |
SU1760315A1 (en) | Pulse distance meter | |
US20030035097A1 (en) | Method and apparatus for locating object by using laser range finder | |
RU167276U1 (en) | LASER RANGE WITH AN EXTENDED RANGE OF RANGE | |
JP3089332B2 (en) | Lightwave rangefinder | |
RU210345U1 (en) | Pulse code modulation laser ranger | |
KR20210002445A (en) | Apparatus and method for determining distance of at least one object using optical signals | |
EP3789793B1 (en) | An optical proximity sensor and corresponding method of operation | |
RU173991U1 (en) | High Range Laser Rangefinder | |
Patil et al. | Novel Pulse Detection System Using Differentiation: Prototyping and Experimental Results | |
CN114706058A (en) | Laser receiving system and laser ranging system | |
CN107272011A (en) | Time point discrimination method, time point discriminator circuit system and LDMS | |
RU2155322C1 (en) | Optical range finder | |
JPH08105971A (en) | Ranging method using multi-pulse and device therefor | |
JPH0727859A (en) | Distance measuring instrument |