Импульсный лазерный дальномер Советский патент 1985 года по МПК G01C3/08 

1(:О:) O H:Vin;H к (|Г:.- ПГ1И 113 К е р е И И н р;-; с с т о я н и я . , к с i и:- р f т s к гмпул-.гмьгн лазерны ..а.чьнпмррлм, использvf MbK прежл.о н;ч:Ч1 лля ипремдЛеИНЯ MlJIbiiiMX 5 1и1рЯЛ,Ка ДОСЛГКОВ KS-JU)- метро); оаггтпяннй а i еодрчнн, :;1вигалн;;,, л также лчл гес(пгтич1чл.их НСг,:1р;1ояан11Г, ПояБ. лязпjiHiiix ис тч11:- 11коу ;uiM. МОЩН)11: -ОЛЛОК p;i РЛОЛТ: л ШтСНЫХ ;а:1ьипмб роп н KOTopt.iy ррмя прохлждйиня ;1.чг;йнпго ;пморяг- Г гс -П. гг:яНИЯ (TnpCVt I: tor h по л;-кл; ;-ч;;1-мЫХ 1гмтльггл от ()час:о1-|,iTo rfhiruaI. « тора а-1Ял/лл- , л:.лVMaHiiin-ix ivu;n короткие имiiv.iThrbi„ гто riovuiло гг1ТЛ,ат}да iifiHOM pbl , л которых ИГКЛ;1ЧО Ы Л|О ц}1а:П)Иые 1 окочаг1Олыг ;лмор:г 011г., а в кач;мГ1и счетзгых 1П--п ;11Л(П1 но- 10 nojih:i yiiiTO и лучаем ; лаклшм (.-сь;., иппраплнемые мг: (uioiiiu - тиак- ту 2 . 0/хиако: ti имлульсны ; / (лах описаллого опта rie прьл.л:мо1.-р(л1 учо: fS влияния а irh(y-ii-i. (г оицат(. 11роотрани1Л м;-тч1;П-: когл-окцип ппияимн аТМООсЪерЬ, ИО :;о ,0 VC-МПО ИрЛ фачОНОЙ :10 даль;1омстр -л(, на имп-. ;ллО ,:, Для vroro: ; vr-;poAo для .ллюделеНИЯ pothiKiKuviii о исЛ1ОЛЬиЛ аллСл ла Оpop, ич лучающих ;мпудг оы гтикоо ок vn,,Hot ял ггсльнооти, гцг,яи0(л;,,.J J roii г рлрс ia к не импульгог хема ;io;io6 o o .л-ройсгтл обагпочипада TOJrbKO олрдюл-. лг;качато.:я гцтеломлглшя атмооЛсрьл jq но л; Елчмопрлцр рагстояп; я, Я:1ижап |;и:- :o: яi-p ooкн pCoieiHOM следурт слЕггать имлульонкуй лаа poai.iiдальномер, ООДРРЖЯ;:; :: .яачррныо нам,,Чател;, г НРЛ -|ЦР чНУ:1М л ОИОЧЛПЛОМ ,/, ГеНОрИрук; ;ИЙ l---Uiy Л--ОЬ Г1МКОГ;РК Л-1Л ЧОЛ длительнослл на дпух дJЛГiax а также Лотопрмсмиик:-р, DOCxi;ri K.iai;;;; IP импульсы iia рядуичкых л,ллиа:с тл:)ЛН после прохожде}ия и:-1МРряек1Ч о ;)асс:л , якия и подключенные к аап1- раю;дслу входу счетчика. уггоанлягс;ций вх;лч которого соединен с фоооприс-мни .ам воспринимающим опорные импульсь; пикосекундной длительности, отракрч- ные от свстодедитедя UH . Но н этом дальноме15р HP хрудугматривается учета влияния атмосферы на i-(.i. ;, :чм , i-rn, .1 -(Ч--: i ь i iч ii i ii i HIi i ii I i f i ii n и 1i i 1ii :-. ;л-ол(: ял( i-pij-. .:л;(Ч1 о; vr oj:, :;pi-f-io;4v лониом ла , цнл;л-;;а-, ., -л :лр(.д.р;1;р - пгк-д iloчт пiXl:i : tч Лллп-я дачьиомеря пр н лтогулптю ус: риюиг .П|1Л; МНИК ОЮр л,оло1-)И11 Лтно подкльп -ору;: ол;-:роид-аналл ;:.Л:--Р о го ал; атора VOT л:Г1Л:1о зь;лода ла ход кл/яшло и к ariHpaioiio г ;;л.ьо фо-oxraieMh-HKa отос ни:11Л.: л.лняе я : Я ПРменНО с ф(Т:;;,1 HhlOCn oli , 1лк:лчси х охомо ао xa ojaiM на O ixoHo. fit. лостроения ггмпУльомо ;гн:;дг;очт --хольяом нар КОЛР; /гагюр 1 иа.чу Ьи ;-i.4 yj;;:Cri; овста с , т;-) время р ,рп нл,ол, обратном vianpaajux; (тар1тть в видр --.,

T;i,e N - целпс- число nepinniop ; - лрог1цяя част) црриот.т

; О t Т , а г-му1 п ПИЮ R виле

,, V

(:;) где V - средняя скс рость раси.г- ; р-::иеиия импул1,сл па inci .

Обозначив - С через Е (линейная кч величина о ) и вводя вместо ncpitkbi/i частоту следования -гм п ь г о и i - f получаем

С N

Б. - + е

{

где - - скоргд-ть света; п - г|н--лн -г: вдоль трассы показатель ipt jioMJu Hiifi воздуха, Из выраженяя (i) c.ifгсг-f

М

14

lD-fU 7T

Чтобы перейти от оптнчгткстгч гг-. т;-: ()p к геометрическому Л f , i. i . (Угвить коррекцию п. ЛГмчсфоры, нужно определить иоклзгпч-/ii, преломления п .

Учет влияния атмосферы связан . применением двух полн из, / :..,-:, И измерением разности оптических путей этих воли д5 на трассе, нашем случае на расстояние U- . Тогда D-e (D- е)гт А Q 5-iB , (

где u5. 1ьл-,). распространения ,;вух пол;|; А - постоянный Д/1Я данных длин ки-,,Лициент; ЬД - дополнительная величина, определяемая до метеоизме|)(ниям на концах линии и HpHOrmxeFinoMy расстоянию, ее определение не п);елставляет затруднений.

Таким образом, для точного опре;;-:ления расстояния необходимс измерит, целое число N , частоту следования импульсов f 5 дробную часть nepucria в линейной мере Р и разность септических путей u5 .

Импульсы света пикосекунд11о;1 длительности от лазера 1 направляются на светоделитель 2 и частично дро-ходят через него ка дистанцию, в которой установлен отражатель 3, а частично отражаются от светоделителя и поступают на опорный фотоприемник 4 Сигнал с выхода Лотоприсмника через электронный ключ 5 поступает на

- 1 4

;четч1 к . К;1юч, .р.;в. ет сигнлл

г ib;Xil; )ЗТ;-lli ;Ч5 Ч rollpIffMH ИК л . ,

- ма .;)П , аят . ibef-i сгСтп

г :uuiamuii, : гч; «чемние .1-1)ажа 5 тг.мем i, Гнача.ма,, Д( вклнгченг.ч .чазера. -лекгпо;;И,;й S , а

( п и ;iX,r ИГС я Р П;1р (МС П ОМ Ж.Л -

|де режима . после пкчючс ЧЯ лазспа счетчик срабагьтлег .ипь

О от мощных о.п-рных импульсов, .чо;1Я их счет.; а liipin-ni же импул15С изл чения. ирмхоляиий с листандии.; соз да : СТОГ1-С ; вык.чючающий счетчик ,

in:F :;.:п четкой работы схемы

f, лимо, , и:Г1Чфаал между

, г;: ельн ; а av аьсами иззгучения бы,п рремемм о: клика ; o:чч:pli(;чи :ек тро) с:-:см, что может г/:; ;ьх1е по 4ai roe следоР аиия

20 )( о 100 МГд.

TO: ж( счетчик (ыть постлп;с-: R и;-ч ерсния часто гь; следора.ния iMnvti,coB, При э:ом ключ 3 (чаиопится }еп Ж;;ьм5 и сигнал с

25 пыхола :,фнсмо Лот,1пр) до-л«(-п иочаг а ьс н чеаосре лственно на сч 1ЧИК (или .ожпс аержать к. все 11Гемя о гк - -;:: гм , откл;.чив злпираюциГ сигаа- с iji.ixoaa 1Ьо1оприсмиикл 7). Така; ги ч-счечивается измереис }-.

; л:ре;:е -иччичии ji .5 oc ioна-а на сг;ол1-з oTs/iiiMii не.г1ИЬ ейпо-опти ческогч .гимс-а Керрз ,а.чн очень точ-.ГС .:: -ее к(.:и:-: чикосок v;ijO rfi еоц-ч ;-it ния дигта1пиюн11ЫХ импхча.ссн I а гармоник с опорными имач, :;iсами 1 i аам(1мик, .чняю|;и ми р.ча строб--имп:-ч;-сог; , leaачейно-оптичегкаг Чейка Керт-Л гп едстав.чяет cCOoi с перх: ЫЧ тр.-лейств -ю:11ий имггульсnWM - aracip, oT pi-a ie irifi могшьми с грос--им:; ; чречч ча время длиrea;HiV-- M п rax с ip.i -HNUiyabCOB и i:)oa.ча акЯаа of: гаче-кие импу.пьсы сига{а;-а (т.е. р. iaiiier; и sпyльcы света с ai.i а;па.0 - 1ько ттри точном В11еме аеам ссмптаде. последних со строЕ;-им улье:.мя .

0Пи1чосеку1 дные HNni abC:,: света от

лазера , час-1-ично пройд : 1.ветоделитель 2. noci-yiiaMT в nejiiix-. лньп; крис-1а; Л 3, в котором npojicxo;uiT генерация второй гармон1;ки света. Импульсы

из-чучу; ия обеих гармоник проходят оптическ -1о ли:-:иьп задержки 9, длину которой можно из eнять и калравляются на дистанцию к удаленному отраЛча1-ГЛ|0 , , ЯCVl-. ИЭЛУЦР

птраж кная стт снетод ; чус1 oiifipiibie г -роб-икг

:)П1НО1ХИЙ :V:.i

;г:;чи), cJ Tia-ioriaHHbiH не -/к i4iiK;m i Кг-рп; ,,OM-iii-; ;iH-inr(ipri:-i . ;ч(. HKv к; . гтги:,гфотеитрпемпчкY .. JT;uio

npl-lMi.l I 2 HjlLHf, ( ;-ик;11Л1 П(- (;||ПТТ,;Ч1

nvMKa. ip.i-iMHiia тк/р -ь-гп

1. ИМПУЛЬСНЫЙ ЛАЗЕРНЫЙ ДАЛЬНОМЕР, содержащий лазерный и-злучатель с нелинейным кристаллом, генерирующий импульсы пикосекундной /ичительности на двух длинах волн, а также фотоприемники, воспринт ающие импульсы на различных длинах волн после прохождения измеряемого расстояния и подключеннье к запираюя ему входу счетчика, управляющий вход которого соедикен с фотопрнемняком, воспринимающи { опорные и шу;гьсь1 пикосекундной длительности, отражен1-(- от све1Ч делите.-:Я 5 о т л и ч аго I. и С Я тем, что, г целью повышения тс чности измерений при учете нЛИЯПИЯ атмосферы, светоделитель vcTr:iioB.U-H между лпзером и нелинейным K MiCT;iJi.noN i зя которым расположемл p(гyлиpye P.я линия оптической задержки, :.ере; фотоприемником устак

г 4U u- ii-:;i ;-eu:-,o.nv:4Cf;K;;-: ;iM-;.h .n, ;да: А ;Л||;;й n (;;bi M;:-;x;r ЯЧгакч ммпульаами глрн: :-тики , ;1ч:чР .i,J.;-iPi : .гпни-: -UTiocpenCTneMMo дает асЛ.чину лкнс:-- jioro ,n,cif-:ep; . Зате:-.; si.raoriHr гтппм; l2 17 IVua f: rpOO-iJ inVJihCOB, к;1ТОрЬи теперь отроЖагатск от зеркала -5 ; рт()р1--;нс ;рохопят -lepes ркова откро зая PR о -па-чрм iipoxoK/rf , UepfMSi-i.sH запкалс I ; псцбирлют такун з;/лр;,.окку обра Г;ЯИ t;eptp ачекку ,я-; :;ка ;рлса ( 1:;ч.,-;ЩеПНЬМ к- .рекег;1ч с ,,ИРТар1),РР( s-iMr yj bcov.i грмоаи1 ,1 „ /--.iSirPi обпаруживаетч: к ко мояллеа.un ip p;ip)pp ческ; гс ИМРУ.РТ.С-:ИОРО сиг}1йлз i-:a . фотоприеминКй 15., носпрьи тмающр го импульсы второй гармоиик), TKKVM Р;: разом при гфяком прохожлении ячейки Керра строб-импульс совмещается Р дистакцнонньтм импульсом Г (.р|Ики, а ПРИ обратном - с дисташшонкьм i rl fi , ,т ti j i i I i i i t i i i 1 a:-ii , лос KOJibi;y обеспхчиг аатс ломера г;ри .;кпу,;ЬСгЧ М измерении и учет йляя рефракции нсрО: ; елств( ло в ре,.:.име измерения,