Способ определения расстояний до водной поверхности Советский патент 1985 года по МПК G01C13/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в авиации, метеорологии и океанологии.

Известен способ определения расстояний путем сравнения разности фа отправленного и принятого промодулированного по амплитуде светового потока ij .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ измерения расстояний с помощью Импульсного источника света, который заключается в следующем.

Полупроводниковым лазером формируется световой импульс, направляемый в точку поверхности, расстояние до которой требуется определить. На лоцируемой поверхности образуется отраженный сигнал, улавливаемый фотоприемником и обрабатываемый электронной схемой. Расстояние до лоцируемого объекта измеряется по времени задержки принятого сигнала относительно опорного Щ .

Недостатком известного способа измерения, существенно мешающим точному измерению параметров принятого импульса, являются случайные изменения амплитуды отраженного сигпала. Особенно большие флуктуации амплитуды (до 2-3 порядков) проявляются при оптической локации поверхности природных водоемов при наличии волнения и попадания в приемник зеркальной составляющей сигнала (бликов), поэтому в схеме обработки для компенсации этого явления необходимо принимать специальны меры (автоматическую регулировку усления с широким динамическим диапазоном) .

Целью изобретения является повышение стабильности и точности измерений.

Для достижения поставленной цели согласно способу определения расстоний до водной поверхности путем посьшки на водную поверхность импульс оптического излучения, приема отраженного сигнала и определения расстояния до водной поверхности по времени прихода отраженного сигнала из отраженного сигнала выделяют спектр фотолюминесценции, которьй используют для определения расстоян

В природных водах наблюдается явление фотолюминесценции. Согласно закону Стокса-Ломмеля, спектр фотолюминесценции (преобразованного по спектру излучения) и его максимум сдвинуты по сравнению со спектром возбуждающего излучения и его максимумом в сторону более длинных волн. Особенностью предлагаемого способа измерения расстояний до водной поверхности с помощью импульсного источника оптического излучения, например УФ-лазера, является использование преобразованного излучения в качестве ответного сигнала, для чего на фотоприемнике устанавливают оптические фильтры, не пропускающие первичное излучение. При этом амплитуда принятого приемником локатора сигнала слабо зависит от состояния водной поверхности, так как исключается попадание в приемник зеркальной составляющей отраженного сигнала (бликов), а преобразованное излучение имеет диффузный характер, и его интенсивность не зависит от состояния водной поверхности.

В качестве конкретной реализации способа измерения расстояний до водной поверхности с помощью импульсного источника оптического излучения предлагается оптический волнограф со сканирунщим лучом. Во.лнограф предназначен для непрерьшного измерения и записи высоты и профиля морского волнения. Блок-схема волнографа приведена на чертеже.

Волнограф состоит из импульсного лазера ЛГИ-21 1, работающего на длине волны i 0,337 мкм. Генератор синхроимпульсов лазера соединен с блоком 2 обработки сигнала и управления шаговым двигателем, в котором при каждом излученном импульсе определяется наличие или отсутствие принятого импульса, и в зависимости от этого задается направление сканирования луча лазера. К выходу блока обработки и управления подключен реверсивный шаговый двигатель 3, ось которого через редуктор соединена с плоским зеркалом 4. К управляющему входу блока обработки и управления подключен фотоприемник 5, оптическая система которого состоит из объектива 6 и фильтра же- II 7. К выходу блока обработки и управления подключены также самописец 8 и индикаторный блок 9 .

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЙ ДО ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ путем посылки на водную поверхность импульса оптического излучения, приема отраженного сигнала и определения расстояния до водн(гй поверхности по времени прихода отраженного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности и точности измерений, из отраженного сигнала выделяют спектр фотолюминесценции, который используют для определения расстояния. (Л