Устройство для измерения дальности Советский патент 1989 года по МПК G01C3/00 G01C3/08 

. 1

Изобретение относится к измерительной технике оптического диапазона волн и может быть использовано в геодезии, метрологии.

Целью изобретения является повы- шение производительности при неизменной точности измерения,

На фиг,1 показана общая схема устройства на фиг,2 - амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) фильтра и суммарная АЧХ на выходе усилителей при воздействии опорного сигнала,

Устройство для измерения дальност содержит лазерный передатчик 1, установленный на одной оптической оси с первым 2 и вторым 3 полупрозрачными зеркалами и отражателем 4, опорну 5 и рабочую 6 фотоприемные матрицы, первые фильтры 7, блоки 8 выборки и хранения, вторые фильтры 9, усилите- ли 10, сумматоры 11, общий сумматор 12, блок 13 опорных напряжений, компаратор 14, осциллограф 15, формирователь 16, выход которого соединен с входом лазерного передатчика 1, вторым входом осциллографа 15, вторыми входами блоков 8 выборки и хранения.

Выходы опорной фотоприемной матрицы 5 соединены с входами первых

j

0

5 0

0

5

фильтров 7 соответственно, выходы которых соединены с первыми входами блоков 8 выборки и хранения соответственно, выходы последних соединены с вторыми входами усилителей 10 соответственно, Выходы рабочей фотоприемной матрицы 6 соединены с входами фильтров 9 соответственно, выходы которых соединены с первыми входами усилителей 10 соответственно, причем выходы усилителей 10 соединены с входами сумматоров 11 соответственно, выходы которых соединены с входами общего сумматора 12 соответственно. Выход сумматора 12 соединен с вторым входом компаратора 14, первый вход которого соединен с выходом блока 13 опорного напряжения, а выход - с первым входом осциллографа 15.

Устройство работает следующим образом,

Формирователь 16 формирует импульс запуска, который поступает на лазерный передатчик 1, запускает развер.т ку осциллографа 15 и производит стро- бирование блоков 8 выборки и хранения. Лазерный передатчик 1 излучает в направлении отражателя 4 световой импульс длительностью, равной импульсу запуска формирователя 15. На своем

пути от лазерного передатчика 1 луч проходит через полупрозрачные зеркала 2 и 3, С помощью полупрозрачного зеркала 2 небольшая часть энергии импульса поступает на опорную фотоприемную матрицу 5, На выходах ячеек опорной фотоприемной матрицы 5 образуется электрический аналог реальной спекл-картина, который изменяется в течение длительности импульса.

Сигнал с каждой ячейки опорной фотоприемной матрицы 5 поступает на первые фильтры 7, на выходах которых появляются напряжения, ,соответствую- щие спектральным составляющим данного сигнала, Эти напряжения запоминаются в блоках 8 выборки и хранения и с помощью вторых фильтров 9 и усилителей 10 строят такую АЧХ (фиг.2), которая согласована с данным сигналом.

Возращенный отражателем 4 световой сигнал через полупрозрачное зеркало падает на плоскость рабочей фотоприемной матрицы 6, и на ее выходе образуется электрический аналог рабочей спекл-картины. Сигнал с каждой ячейки рабочей фотоприемной матрицы 6 поступает.на входы вторых фильтров 9 и через усилители 10 на сумматор II, В результате над сигналом производится согласованная фильтрация, так как АЧХ каждого канала обработки формируется спектральными составляющими самого сигнбла.

Сумматор 11 производит сложение сигналов от управляемых узкополосных фильтров в каждом канале согласованной фильтрации, Общий сумматор 12 производит сложение сигналов по всей плоскости рабочей фотоприемной матрицы от каналов согласованной фильтрации. Компаратор 14 сравнивают эту сумму с опорным напряжением, задава- емым блоком 13 опорного напряжения. Если сигнал превышает этот порог, то компаратор выдает импульс на осцил- ло гр аф 15,

Если на вход рабочей матрицы при-1

ходит помеховый сигнал, то так как он имеет спектр, отличный от рабочего сигнала, на выходах усилителей 10 напряжение намного меньшее, чем в случае рабочего сигнала. После их

JQ

f5 0

5 0

п с

5

0

суммирования компаратор 14 не срабатывает, и будет правильное нсобна- ружсние сигнала.

Временные и спектральные характеристики сигналов однозначно определяются преобразованием Фурье, Поэтому необходимую точность измерения можно получить, увеличивая число фильтров 7 и 9, т.е. уменьшая разность 00 k ,.

Таким образом, устройство одним световым импульсом производит измерение нужного расстояния, при этом точность измерения не изменяется, а время уменьшается в 10 - 10 раз,

Формула изобретения

Устройство для измерения дальности, содержащее лазерный передатчик, первое и второе полупрозрачные зеркала и отражатель, расположенные на одной оптической оси, опорную и рабочую фотоприемные матрицы с ячейками, блок опорных напряжений, общий сумматор , компаратор и осциллограф, первый вход которого соединен с выходом компаратора, соединенного первым входом с выходом блока опорных напряжений , а вторым входом - с выходом общего сумматора, отличающее- с я тем, что, с целью повышения производительности, оно снабжено параллельными каналами согласованной фильтрации по числу ячеек фотоприемных матриц, в каждый из которых включены цепочки управляемых уэкополосных фильтров с последовательно подключенными к выходу ячейки опорной фотоприемной матрицы первым фильтром, . блоком выборки и хранения и усилителем, второй вход которого связан с выходом второго фильтра, соединенного входом с выходом соответствующей ячейки рабочей фотоприемной матрицы, один из входов второго сумматора соединен с выходом усилителя, вход лазерного передатчика соединен с выходом введенного формирователя, подключенного к второму входу осциллографа и к вторым входам блоков выборки и хранения, а выходы вторых сумматоров соединены с соответствующими входами общего сумматора.

tf)

О

(Of

-J

Чс-f шх . «

Изобретение относится к измерительной технике оптического диапазона волн и может быть использовано в геодезии, метрологии. Целью изобретения является повышение производительности при неизменной точности измерения за счет использования каналов согласованной фильтрации. По импульсу запуска с формирователя 16 лазерный передатчик 1 излучает световой импульс с длительностью, равной длительности импульса запуска, который проходит через полупрозрачные зеркала 2 и 3 и возвращается от отражателя 4. От зеркал 2 и 3 световой импульс попадает на плоскости опорной 5 и рабочей 6 фотоприемных матриц. Сигналы с каждой ячейки опорной фотоприемной матрицы 5 поступают на входы первых фильтров 7, напряжения с которых запоминаются в блоках выборки-хранения 8, которые обнуляются по переднему фронту импульса с формирователя 16. Сигналы с блоков выборки-хранения соответственно регулируют коэффициенты усиления усилителей 10. Сигналы с ячеек рабочей фотоприемной матрицы 6 поступают на вторые фильтры 9 и усилители 10. В результате над рабочим сигналом производится согласованная фильтрация, т.к. АЧХ каждой цепочки управляемых узкополосных фильтров формируется спектральными составляющими самого сигнала. Сигналы с усилителей 10 суммируются на сумматорах 11, сигналы с которых поступают на общий сумматор 12. С блока опорных напряжений 13 на первый вход компаратора 14 поступает опорное напряжение, на второй вход сигнал с общего сумматора 12. Компаратор 14 сравнивает эти сигналы и при превышении сигнала с общего сумматора над опорным напряжением выдает импульс на осциллограф 15, звертка которого запускается от импульса с формирователя 16. Время от начала развертки до импульса с компаратора 14 пропорционально расстоянию до отражателя 4.

кМ

Фи,2.2

(О