2. Импульсные светодальномеры

В настоящее время в модуляционных светодальномерах в основном применяются модуляции излучения по интенсивности (реже по состоянию поляризации). Эти светодальномеры могут быть импульсными, фазовыми и комбинированными.

В импульсных светодальномерах излучение света производится прерывисти в виде кратковременных импульсов с большой скважностью и определяется время, затраченное световым импульсом на прохождение двойного измеряемого расстояния. Такие импульсы реализуются, как правило, твёрдотельными рубиновыми или неодимовыми лазерами с модуляцией добротности, причём их длительность может достигать несколько пикосекунд.

В качестве устройства для измерения обычно используются быстродействующие счётчики комбинированных временных импульсов (СКВИ). Функциональная схема импульсного дальномера представлена на рис. 2а, а временная диаграмма на рис. 2б.

Q

Лазер

Блок

накачки

ФД1

ФД2

Пер ОС

Пр ОС

СУ

СКВИ

ГКВИ

Рис. 2а

Передающая оптическая система содержит импульсный лазер с модулированной добротностью и афокальную коллимирующую систему, формирующую узкую диаграмму направленности лазерного излучения. Небольшая часть излучения отделяется полупрозрачной пластиной на быстродействующий фотодетектор ФD₁ , формирующий старт-импульс, который открывает стробирующее устройство СУ. В качестве СУ используется триггерная ячейка или пороговый дискриминатор. От постоянно действующего генератора калиброванных временных импульсов (ГКВИ) через стробирующее устройство на счётчик СКВИ непрерывно поступают калиброванные временные импульсы. Счётчик считает их до тех пор, пока открыто стробирующее устройство, т.е. пока из приёмной системы не поступит электрический сигнал – стоп-импульс, формируемый фотодетектором ФD₂ , который расположен в фокальной плоскости приёмного объектива. Стоп-импульс, соответствующий отражённому импульсу, закрывает стробирующее устройство и п рекратит счёт калиброванных временных импульсов.

Величина измеряемого расстояния определится по формуле

(3)

где N – число калиброванных временных импульсов, зарегистрированных счётчиком;

∆

Стоп-импульс

_N – дробная часть периода частоты генератора калиброванных временных импульсов;

ГКВИ

Старт-импульс

t

t

t

t

t

СУ

СКВИ

Рис. 2б

f_имп – частота следования калиброванных временных импульсов;

n_гр – групповой показатель преломления атмосферы.

Современные счётчики могут обеспечить счёт импульсов, если частота их следования не превышает тысячи мегагерц, т.е. погрешность измерений составляет несколько наносекунд.

Следует отметить, что точность импульсных светодальномеров существенно зависит от крутизны переднего фронта излучаемых и принимаемых световых импульсов. Современные импульсные дальномеры обеспечивают измерение расстояния с минимальной погрешностью порядка 10 см и находят применение в спутниковой геодезии и при топографической съёмке. Существенные преимущества импульсных светодальномеров: простота схемы, быстродействие и эффективные использования источника излучения обусловили их широкое применение в военной технике в качестве танковых, авиационных, артиллерийских дальномеров, а также в системах, предназначенных для быстрого, сравнительно грубого измерения значительных расстояний.