×
10.05.2018
218.016.476c

Лазерный дальномер

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002650851
Дата охранного документа
17.04.2018
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к лазерной технике, а именно к аппаратуре лазерной дальнометрии. Лазерный дальномер содержит лазерный полупроводниковый излучатель с датчиком тока накачки, двухканальное приемное устройство с коммутатором входов, на выходе которого включен вычислитель дальности, причем приемное устройство состоит из фотоприемника, подключенного к первому входу двухканального усилителя, второй вход которого связан с датчиком тока лазерного излучателя, введено второе двухканальное приемное устройство с коммутатором входов, на выходе которого включен вычислитель дальности. Причем приемное устройство состоит из фотоприемника, подключенного к первому входу двухканального усилителя, второй вход которого связан с датчиком тока лазерного излучателя, а также введен расщепитель выходного излучения лазерного полупроводникового излучателя, причем первый пучок выходного излучения направлен на первый объект, находящийся в поле зрения первого приемника, а второй пучок - на второй объект, находящийся в поле зрения второго приемника, при этом введен вычислитель дифференциальной дальности до первого и второго объектов. Технический результат – повышение точности лазерного дальномера. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к аппаратуре лазерной дальнометрии.

Известен лазерный дальномер, содержащий лазерный передатчик, приемник отраженного объектом излучения и измеритель временного интервала между зондирующим и отраженным целью импульсами, определяемого путем подсчета хронирующих импульсов, заполняющих измеряемый временной интервал [1].

Такие устройства характеризуются невысокой точностью измерения, определяемой погрешностью временной фиксации передаваемого и принимаемого импульсов излучения, дискретностью хронирующих импульсов и систематической ошибкой, связанной с разной задержкой сигнала в устройствах временной фиксации зондирующего и принятого импульса.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является лазерный дальномер, описанный в [2].

Этот лазерный дальномер содержит лазерный полупроводниковый излучатель с датчиком тока накачки, двухканальный приемник с коммутатором входов, а также внешнее вычислительное устройство, причем один из входов коммутатора связан с выходом лазерного излучателя, а второй вход - с датчиком тока накачки лазера.

На выходе приемника поочередно формируются сигналы от этих источников. Внешнее устройство (схема временной фиксации [3] с последующим измерителем временных интервалов или цифровой сигнальный процессор (ЦСП) с аналого-цифровым преобразователем на входе) осуществляет временную привязку выходных сигналов приемника к хронирующим импульсам времязадающего устройства [4].

Данное решение компенсирует погрешность измерения временного интервала τ, обусловленную разным временем регистрации и обработки сигналов с датчика тока накачки Iн(t,t0) и с выхода приемника Iф(t,tD), но не устраняет разность временного положения импульса тока накачки Iн(t,t0) и светового импульса лазера S0(t,t0), которая может достигать 1-5 нс. Здесь t - текущее время, t0 - момент зондирования, tD - момент приема отраженного сигнала.

Задачей изобретения является повышение точности лазерного дальномера.

Указанная задача решается за счет того, что в известном лазерном дальномере, содержащем лазерный полупроводниковый излучатель с датчиком тока накачки, двухканальное приемное устройство с коммутатором входов, на выходе которого включен вычислитель дальности, причем приемное устройство состоит из фотоприемника, подключенного к первому входу двухканального усилителя, второй вход которого связан с датчиком тока лазерного излучателя, введено второе двухканальное приемное устройство с коммутатором входов, на выходе которого включен вычислитель дальности, причем приемное устройство состоит из фотоприемника, подключенного к первому входу двухканального усилителя, второй вход которого связан с датчиком тока лазерного излучателя, а также введен расщепитель выходного излучения лазерного полупроводникового излучателя, причем первый пучок выходного излучения направлен на первый объект, находящийся в поле зрения первого приемника, а второй пучок - на второй объект, находящийся в поле зрения второго приемника, при этом введен вычислитель дифференциальной дальности до первого и второго объектов.

Может быть введен калиброванный по оптической длине световод, вход которого направлен на излучатель и является расщепителем выходного излучения, а выход направлен на второй приемник.

На фиг. 1 представлена блок-схема лазерного дальномера. На фиг. 2 - функциональная схема одного из его каналов.

Лазерный дальномер (фиг. 1) содержит передающее устройство 1 с датчиком тока накачки, первый приемный канал, включающий первое приемное устройство 2, первый двухканальный усилитель 3, выход которого подключен к первому аналого-цифровому вычислителю 4. Второй приемный канал содержит второе приемное устройство 5, второй двухканальный усилитель 6, выход которого подключен к второму аналого-цифровому вычислителю 7. К управляющим входам первого и второго усилителей подключены соответственно первый 8 и второй 9 коммутаторы. Цифровые выходы аналого-цифровых вычислителей поступают на вход вычислителя дифференциальной дальности 10. Устройства 4, 7, 10 входят в состав вычислительного устройства 11. На выходе передающего устройства 1 установлен расщепитель выходного излучения 12, направляющий часть выходного излучения на первый объект 13, а часть - на второй объект 14. Сигнал с датчика тока накачки поступает на вторые входы усилителей 3 и 6.

На фиг. 2 показан двухканальный усилитель 3, на первый вход которого поступает сигнал с нагрузки фотоприемника 15, входящего в состав приемного устройства 2, а на второй вход - с датчика тока накачки 16, включенного в цепь тока накачки лазерного диода 17, входящего в состав передающего устройства 1. Питание фотоприемника, усилителя и лазерного диода осуществляется от источников питания 17, 18 и 19. Рабочий режим двухканального усилителя задается источником 20. Коммутатор 8 с помощью ключей 21 и 22 переключает входы двухканального усилителя, представляющего собой два истоковых повторителя с общей нагрузкой.

Устройство работает следующим образом.

Лазерный диод 17, входящий в состав передающего устройства 1, излучает ряд зондирующих импульсов. С помощью расщепителя 12 часть излучения направляется на первый объект 13, а часть - на второй объект 14. Отраженное этими объектами излучение принимается соответственно первым 2 и вторым 5 приемными устройствами, с помощью коммутаторов 8 и 9 подключаемыми к первому входу усилителей 3 и 6. При этом второй вход усилителей закрыт. При излучении очередного зондирующего импульса первый вход усилителей закрывается, а на второй вход поступает сигнал с датчика тока накачки 16. Таким образом, на выходах усилителей поочередно возникают импульсы, соответствующие зондирующим импульсам, вызванным током накачки Iн(t), и импульсы, соответствующие отраженным целью задержанным сигналам Is(t-τ)=Sλ⋅P(t-τ), где Sλ - спектральная чувствительность приемного устройства; P(t-τ) - мощность отраженного первым или вторым объектом сигнала на чувствительной площадке приемного устройства; τ=2R/c - задержка отраженного сигнала; t - текущее время; R - дальность до объекта; с - скорость света.

Аналого-цифровые вычислители 4 и 7 определяют [3, 4] временное положение tн импульса Iн(t) и временное положение ts1 и ts2 импульсов Is1(t-τ) и Is2(t-τ), после чего вычисляют оценку τ*1 и τ*1 задержки отраженного сигнала от первого и второго объектов по формулам

В связи с тем, что сигналы Iн(t) и Is(t-τ) проходят по одинаковым цепям, ошибки, связанные с их временем распространения, компенсируются.

Однако остается ошибка, достигающая нескольких наносекунд, определяемая несовпадением тока накачки Iн(t,t0) и светового импульса лазера S0(t,t0). Эта ошибка компенсируется путем определения вычислителем дифференциальной разности величины

Данное техническое решение позволяет определять с высокой точностью относительное перемещение двух элементов объекта, что бывает необходимо при установке строительных конструкций, стыковке космических аппаратов, контроле ширины рельсового пути и т.п.

В качестве первого объекта может быть введен точно калиброванный по оптической длине световод, вход которого зафиксирован на выходе передающего устройства и играет роль расщепителя, а выход закреплен у первого приемного устройства. Такая конструкция создает эталон дальности, относительно которого дальность до второго объекта определяется с высокой точностью, соизмеримой с погрешностью определения оптической длины световода. Построенный подобным образом лазерный дальномер не содержит источников систематической погрешности и обеспечивает погрешность измерения несколько миллиметров по сравнению с несколькими десятками миллиметров у прототипа.

Благодаря указанному построению дальномера обеспечивается решение поставленной задачи - повышение точности лазерного дальномера

Источники информации

1. В.А. Смирнов. Введение в оптическую радиоэлектронику. М.: Советское радио, 1973 г., с. 189.

2. Патент РФ №2506547 по з-ке 2012140350 от 21.09.2012 г. - прототип.

3. В.Г. Вильнер и др. Методы повышения точности импульсных лазерных дальномеров. «Электроника. Наука, Технология, Бизнес». №3, 2008 г. - с. 118.

4. В.Г. Вильнер и др. Способ измерения временного интервала. Патент РФ №2451962.


Лазерный дальномер
Лазерный дальномер
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 71.
12.01.2017
№217.015.5ad6

Система регулировки периметра зеемановского лазерного гироскопа

Изобретение относится к гироскопам и измерительной технике и может быть использовано для регулировки периметра зеемановского лазерного гироскопа. Система содержит фотоприемник излучения кольцевого лазера, вход которого является входом излучения кольцевого лазера, оснащенного пьезоприводом и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589756
Дата охранного документа: 10.07.2016
25.08.2017
№217.015.bf5e

Устройство для удаления растворенных газов из изоляционного компаунда

Изобретение относится к области герметизирующих составов для электронной техники. Устройство для удаления растворенных газов из изоляционного компаунда состоит из контейнера (3) и соединенных с ним вибраторов (1,2). Вибраторы выполнены с возможностью передачи вибрационных воздействий в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617164
Дата охранного документа: 21.04.2017
25.08.2017
№217.015.c1e5

Способ упрочнения оптического контакта диэлектрических поверхностей лазерного гироскопа и генератор струи плазмы для его реализации

Изобретение относится к способу и устройству для низкотемпературного упрочнения оптического контакта диэлектрических поверхностей газоразрядных приборов, в частности резонаторов моноблочных газовых лазеров, в процессе их технологической сборки. Заявленное устройство содержит диэлектрический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617697
Дата охранного документа: 26.04.2017
25.08.2017
№217.015.cd67

Способ контроля состояния конструкции инженерно-строительного сооружения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматизированного контроля состояния конструкции здания или инженерно-строительного сооружения в процессе его эксплуатации. Согласно способу в местах диагностирования контролируемой конструкции размещают датчики,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619822
Дата охранного документа: 18.05.2017
26.08.2017
№217.015.da1b

Лазер с продольной накачкой

Изобретение относится к лазерной технике. Лазер с продольной накачкой содержит источник излучения накачки, активный элемент, установленный внутри резонатора, включающего глухое и полупрозрачное зеркала. Активный элемент выполнен в виде стержня, по крайней мере один из торцов которого скошен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623688
Дата охранного документа: 28.06.2017
26.08.2017
№217.015.da32

Лазер

Изобретение относится к лазерной технике. Лазер содержит активный элемент, выполненный в виде стержня, по крайней мере один из торцов которого скошен относительно его продольной оси так, что угол между нормалью к торцу и продольной осью активного элемента превышает предельный угол полного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623810
Дата охранного документа: 29.06.2017
26.08.2017
№217.015.ea9f

Способ определения толщины окисной плёнки алюминия в процессе анодного окисления холодного катода в тлеющем разряде кислорода

Использование: для определения толщины окисной пленки алюминия в процессе анодного окисления холодного катода в тлеющем разряде кислорода. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения средней толщины окисной пленки в процессе анодного окисления холодного катода в тлеющем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627945
Дата охранного документа: 14.08.2017
29.12.2017
№217.015.f680

Твердотельный лазер

Изобретение относится к лазерной технике. Твердотельный лазер содержит источник излучения накачки, активный элемент, установленный внутри резонатора, включающего глухое и полупрозрачное зеркала. Активный элемент выполнен в виде стержня, по крайней мере один из торцов которого скошен так, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635400
Дата охранного документа: 13.11.2017
19.01.2018
№218.016.00cd

Импульсный твердотельный лазер

Изобретение относится к лазерной технике. Импульсный твердотельный лазер содержит активный элемент, выполненный в виде стержня, оба торца которого скошены так, что угол между нормалью к поверхности торца и продольной осью активного элемента превышает предельный угол полного внутреннего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629685
Дата охранного документа: 31.08.2017
20.01.2018
№218.016.19ab

Твердотельный лазер с модуляцией добротности

Изобретение относится к лазерной технике. Твердотельный лазер с модуляцией добротности содержит источник излучения накачки в виде лазерной диодной матрицы, активный элемент, первое и второе зеркала резонатора, а также электрооптический элемент и поляризатор, активный элемент выполнен в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636260
Дата охранного документа: 21.11.2017
Показаны записи 1-10 из 83.
20.01.2013
№216.012.1d80

Лазерный измеритель дальности (варианты)

Лазерный измеритель дальности содержит передающий канал для формирования пучка зондирующего излучения и направления его на цель. Передающий канал включает лазерный излучатель и передающую оптическую систему. Параллельный ему приемный канал для приема отраженного целью сигнала включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473046
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.02.2013
№216.012.27c6

Лазерный дальномер (варианты)

Лазерный дальномер содержит передающий канал для формирования пучка зондирующего излучения и направления его на цель, включающий лазерный излучатель и передающую оптическую систему. Параллельный ему приемный канал для приема отраженного целью сигнала включает фотоприемное устройство и приемный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475702
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.09.2013
№216.012.70d1

Генератор импульсов тока

Изобретение относится к технике формирования импульсов тока, в частности к устройствам питания импульсных газонаполненных ламп накачки твердотельных лазеров с разрядом через лампу накопительного конденсатора. Достигаемый технический результат - повышение надежности и сокращение массо-габаритных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494532
Дата охранного документа: 27.09.2013
27.09.2013
№216.012.70d2

Способ оптической накачки лазера

Изобретение относится к технике формирования импульсов тока в устройствах оптической накачки лазеров, например в источниках светодиодной накачки или в источниках питания импульсных газонаполненных ламп накачки с разрядом через лампу накопительного конденсатора. Достигаемый технический результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494533
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.02.2014
№216.012.9f87

Приемник импульсных оптических сигналов

Изобретение относится к технике приема импульсного оптического излучения, преимущественно к приемникам импульсных лазерных дальномеров и подобных устройств для измерения временных интервалов между оптическими импульсами. Приемник импульсных оптических сигналов, содержащий фотоприемник с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506547
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.04.2014
№216.012.b12a

Приемник импульсного оптического излучения

Изобретение относится к технике приема импульсного оптического излучения, преимущественно к приемникам импульсных лазерных дальномеров и подобных устройств для измерения временных интервалов между оптическими импульсами. Приемник импульсного оптического излучения, содержащий фотоприемник с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511069
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.05.2014
№216.012.c4e6

Лазерный дальномер

Изобретение относится к лазерной технике к аппаратуре лазерной дальнометрии. Лазерный дальномер содержит приемное устройство и передающее устройство, включающее объектив излучателя и лазерный излучатель, эквивалентное тело свечения которого габаритами А×В расположено в фокальной плоскости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516165
Дата охранного документа: 20.05.2014
10.06.2014
№216.012.ce51

Лазерный дальномер

Изобретение относится к лазерной дальнометрии. Лазерный дальномер содержит приемное устройство и передающее устройство, включающее объектив излучателя и лазерный излучатель, эквивалентное тело свечения которого габаритами А×В расположено в фокальной плоскости объектива излучателя. Объектив...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518588
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.05.2015
№216.013.49b1

Твердотельный лазер

Изобретение относится к лазерной технике. Твердотельный лазер содержит активный элемент и лампу накачки, установленные в осветителе, включающем отражатель, а также резонатор, образованный глухим и полупрозрачным зеркалами. Осветитель выполнен монолитным из высокоотражающего материала и имеет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550372
Дата охранного документа: 10.05.2015
10.05.2015
№216.013.4afa

Лазер с модуляцией добротности резонатора

Изобретение относится к лазерной технике. Лазер с модуляцией добротности резонатора содержит корпус с отражателем, внутри которого размещены лампа накачки и активный элемент. На его оптической оси с противоположных торцов активного элемента установлены неподвижно закрепленное полупрозрачное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550701
Дата охранного документа: 10.05.2015
+ добавить свой РИД