Vzhľad prvých kvantových diaľkomerov. Zariadenia na prenos údajov z diaľkomerov
![](https://i1.wp.com/konspekta.net/megaobuchalkaru/imgbaza/baza7/2543726486567.files/image010.jpg)
Kvantové diaľkomery.
4.1 Princíp činnosti kvantových diaľkomerov.
Princíp činnosti kvantových diaľkomerov je založený na meraní doby prechodu svetelného impulzu (signálu) k cieľu a späť.
Určenie polárnych súradníc bodov;
Údržba zameriavania cieľa (tvorba referenčných hodnôt);
Štúdium oblasti.
Ryža. 13. DAK-2M v bojovej pozícii.
1- vysielač s prijímačom; 2- platforma na meranie uhla (UIP); 3- statív; 4- kábel;
5-nabíjacia batéria 21NKBN-3.5.
4.2.2. Hlavné výkonové charakteristiky DAK-2M
№№ |
Charakteristický názov |
Ukazovatele |
1 |
2 |
3 |
1 |
Rozsah a merania, M: minimum; Maximálne; Na ciele s uhlovými rozmermi ≥2′ |
8000 |
2 |
Maximálna chyba merania, m, nie viac |
10 |
3 |
Prevádzkový režim: Počet meraní rozsahu v sérii; Frekvencia merania; Prestávka medzi sériami meraní, min; Čas pripravenosti na meranie dosahu po zapnutí napájania, sek., nie viac; Čas strávený v režime pripravenosti na meranie vzdialenosti po stlačení tlačidla „START“, min., nie viac. |
1 meranie za 5-7 sekúnd 30 1 |
4 |
Počet meraní (impulzy 0 bez dobitia batérie, nie menej |
300 |
5 |
Rozsah uhla nasmerovania: |
± 4-50 |
6 |
Presnosť merania uhla, d.u. |
±0-01 |
7 |
Optické vlastnosti: Zväčšenie, časy; Zorné pole, stupne; Periskop, mm. |
6 |
8 |
Výživa: Napätie štandardnej batérie 21NKBN-3,5, V; Neštandardné napätie batérie, V; Napätie palubnej siete, V, (s napätím batérie 22-29 V zahrnutým do vyrovnávacej pamäte. V tomto prípade by kolísanie a zvlnenie napätia nemalo presiahnuť ± 0,9 V). |
22-29 |
9 |
Hmotnosť diaľkomeru: V bojovej polohe bez odkladacej schránky a náhradnej batérie, kg; V zloženej polohe (hmotnosť súpravy), kg |
|
10 |
Výpočet, os. |
2 |
4.2.3. Set (zloženie) DAK-2M(Obr. 13)
Transceiver.
Platforma na meranie uhla (AIP).
Statív.
Kábel.
Nabíjateľná batéria 21NKBN-3,5.
Jedna sada náhradných dielov.
Odkladacia schránka.
Súbor technickej dokumentácie (formulár, údržba a elektrotechnika).
Dizajn komponentov DAK-2M.
Transceiver- určený na vykonávanie optického (vizuálneho) prieskumu, meranie vertikálnych uhlov, generovanie svetelného snímacieho impulzu, príjem a záznam svetelných impulzov snímaných a odrazených od miestnych objektov (cieľov), ich premenu na napäťové impulzy, generovanie impulzov na spustenie a zastavenie časového intervalu meter (IVI).
a) Hlavné bloky a zostavy transceivera sú:
optický kvantový generátor (OQG);
fotodetektorové zariadenie (PDU);
FPU zosilňovač (UFPU);
štartovací blok;
merač časového intervalu (TIM);
DC-DC prevodník (DCC);
zapaľovacia jednotka (BP);
DC-DC prevodník (DCC);
riadiaca jednotka (CU);
kondenzátorový blok (BC);
zachytávač;
hlava;
ďalekohľad;
mechanizmus na meranie vertikálnych uhlov.
OGK navrhnutý tak, aby generoval silný, úzko smerovaný pulz žiarenia. Fyzikálnym základom pôsobenia laserov je zosilnenie svetla pomocou stimulovanej emisie. Na tento účel využívajú lasery aktívny prvok a optický čerpací systém.
FPU navrhnuté tak, aby prijímali impulzy odrazené od cieľa (pulzy odrazeného svetla), spracovávali ich a zosilňovali. Na ich vylepšenie obsahuje FPU predbežný fotodetektorový zosilňovač (UPFPU).
UVPU Navrhnuté na zosilnenie a spracovanie impulzov prichádzajúcich z UPFPU, ako aj na generovanie zastavovacích impulzov pre IVI.
BZ je navrhnutý tak, aby generoval spúšťacie impulzy pre IVI a UVPU a oneskoroval spúšťací impulz pre IVI vzhľadom na pulz laserového žiarenia na čas potrebný na prechod zastavovacích impulzov cez UPFPU a UVPU.
IVI určené na meranie časového intervalu medzi čelami štartovacieho a jedného z troch zastavovacích impulzov. Prevod na číselnú hodnotu dosahu v metroch a indikovanie dosahu k cieľu, ako aj označenie počtu cieľov v dosahu žiarenia.
TTX IVY:
Rozsah meraných rozsahov - 30 – 97500 m;
D rozlíšenie - nie horšie ako 3 m;
Minimálnu hodnotu meraného rozsahu je možné nastaviť:
1050 m ± 75 m
2025 m ± 75 m
3000 m ± 75 m
IVI meria dosah k jednému z troch cieľov v rámci rozsahu meraných rozsahov podľa výberu operátora.
PPT určený pre blok čerpacích kondenzátorov a akumulačných kondenzátorov napájacej jednotky, ako aj na poskytovanie stabilizovaného napájacieho napätia riadiacej jednotke.
BP navrhnutý tak, aby generoval vysokonapäťový impulz, ktorý ionizuje výbojovú medzeru pulznej pumpy.
PPN navrhnutý tak, aby poskytoval stabilizované napájacie napätie pre UPFPU, UFPU, BZ a stabilizoval rýchlosť otáčania motorčeka opticko-mechanickej uzávierky.
BOO určené na ovládanie činnosti komponentov a blokov diaľkomeru v danej sekvencii a riadenie úrovne napätia zdroja energie.
BC určené na akumuláciu náboja.
Zatknutie navrhnutý na odstránenie náboja z kondenzátorov ich skratovaním k telu vysielača a prijímača.
Hlava navrhnuté tak, aby sa do nich zmestilo pozorovacie zrkadlo. V hornej časti hlavy je objímka na inštaláciu zameriavacej tyče. Na ochranu skla hlavy je nasadená slnečná clona.
Ďalekohľad je súčasťou hľadáčika a je určený na sledovanie terénu, mierenie na cieľ, ako aj na čítanie ukazovateľov dosahu, počítadla cieľa, indikujúceho pripravenosť diaľkomeru na meranie dosahu a stavu batérie.
Mechanizmus na meranie vertikálnych uhlov
určené na počítanie a indikáciu nameraných vertikálnych uhlov.
b) Optický obvod transceivera(Obr. 14)
pozostáva z: - vysielacieho kanála;
Optické kanály prijímača a hľadáčika sa čiastočne zhodujú (majú spoločnú šošovku a dichroické zrkadlo).
Kanál vysielača navrhnutý tak, aby vytvoril silný monochromatický impulz krátkeho trvania a nízkej uhlovej divergencie lúča a poslal ho v smere cieľa.
Jeho zloženie: - OGK (zrkadlo, záblesková lampa, aktívny prvok-tyč, reflektor, hranol);
Teleskopický systém Galileo - na zníženie uhlovej divergencie žiarenia.
Kanál prijímača
je navrhnutý tak, aby prijal pulz žiarenia odrazeného od cieľa a vytvoril požadovanú úroveň svetelnej energie na fotodióde FPU. Jeho zloženie: - šošovka; - dichroické zrkadlo.
Ryža. 14. Optický obvod transceivera.
Vľavo: 1- ďalekohľad; 2- zrkadlo; 3- aktívny prvok; 4- reflektor; 5-pulzná lampa ISP-600; 6- hranol; 7,8- zrkadlá; 9- okulár.
POWER konektor;
SRP konektor (na pripojenie počítača);
Sušiaci ventil.
Na hlave vysielača sú umiestnené:
Sušiaci ventil;
Zásuvka pre zameriavaciu tyč.
Prepnite "TARGET" určené na meranie vzdialenosti k prvému alebo druhému alebo tretiemu cieľu umiestnenému v radiačnom cieli.
spínač GATE navrhnuté na nastavenie minimálnych rozsahov 200, 400, 1 000, 2 000, 3 000, bližšie než je meranie rozsahu nemožné. Uvedené minimálne rozsahy zodpovedajú polohám prepínača „GROBING“:
400 m – „0,4“
1000 m – „1“
2000 m – „2“
3000 m – „3“
Keď je poloha prepínača „GROBE“ nastavená do polohy „3“, citlivosť fotodetektora na odrazené signály (impulzy) sa zvyšuje.
Ryža. 15. Ovláda DAK-2M.
1- sušiaca kazeta; 2-uzlové osvetlenie mriežky; 3-prepínač SVETELNÝ FILTER; 4-prepínač TARGET; 5,13-zátvorka; 6-ovládací panel; 7-tlačidlové MERANIE; 8-tlačidlo ŠTART; 9-gombík JAS; 10-prepínačový prepínač PODSVIETENIE; 11-prepínač POWER; 12-konektorová KONTROLA PARAMETROV; 14-spínačový STROBING; 15-úrovňová; 16-reflektor; Mechanizmus vertikálneho počítania uhlov so 17 stupnicami.
Ryža. 16. Ovláda DAK-2M.
Vľavo: 1-pás; 2-poistka; 3-konektorová BATERKA; 4-ovládací panel; 5-krúžok; 6-konektorový PSA; 7,11-krúžky; 8-napájací konektor; 9-tlačidlová KALIBRÁCIA; 10-tlačidlové OVLÁDACIE NAPÄTIE
Vpravo: 1-zásuvka; 2-hlavové; 3,9-sušiaci ventil; 4-telo; 5-očnica; 6-binokulárny; 7-vertikálna vodiaca rukoväť; 8-konzolový.
Platforma na meranie uhla (UIP)
UIP určený na montáž a vyrovnanie transceivera, jeho otáčanie okolo zvislej osi a meranie horizontálnych a smerových uhlov.
Zloženie UIP(Obr. 17)
Upínacie zariadenie;
Zariadenie;
Úroveň lopty.
UIP je inštalovaný na statíve a zaistený cez závitové puzdro pomocou strojných skrutiek.
Ryža. 17. Plošina na meranie uhla DAK-2M.
1-šneková pokladacia rukoväť; 2-úrovňové; 3-rukoväť; 4-svorkové zariadenie; 5-základňa s kolesom; 6-bubon; 7-presná vodiaca rukoväť; 8-matica; 9-končatina; 10-rukoväť; 11-závitové puzdro; 12-základňa; 13-skrutkové zdvíhanie.
Statív určený na inštaláciu transceivera na inštaláciu transceivera do pracovnej polohy v požadovanej výške. Statív sa skladá zo stola, troch párových tyčí a troch výsuvných nôh. Tyče sú navzájom spojené závesom a upínacím zariadením, v ktorom je výsuvná noha upnutá skrutkou. Pánty sú pripevnené k stolu pomocou podložiek.
Nabíjateľná batéria 21 NKBN-3,5 určené na napájanie jednotiek diaľkomeru jednosmerným prúdom cez kábel.
NK – systém nikel-kadmiových batérií;
B – typ batérie – bez panelu;
N – technologický znak výroby platní – roztierateľný;
3,5 – nominálna kapacita batérie v ampérhodinách.
- tlačidlá „MEASUREMENT 1“ a „MEASUREMENT 2“ - na meranie vzdialenosti k prvému alebo druhému cieľu umiestnenému v radiačnom cieli.
Ryža. 20. Ovládacie prvky LPR-1.
Vrch: 1-puzdro; 2-rukoväť; 3-index; 4-tlačidlá MEASUREMENT 1 a MEASUREMENT 2; 5-pásový; 6-panelový; 7-tlačítkový prepínač PODSVIETENIE; 8-okulár zraku; 9-skrutiek; 10-okulárový zameriavač; 11-vidlicový; Kryt priehradky na 12 batérií; 13-otočný prepínač ON-OFF.
Spodná: 1-sušiaca kartuša; 2-rkmen; 3-konzola; 4-kryt.
Na zadnej a spodnej strane:
Držiak na inštaláciu zariadenia na držiak ICD alebo na držiak adaptéra pri inštalácii zariadenia na kompas;
Sušiaca kazeta;
Objektív;
Objektív teleskopu;
Konektor s krytom na pripojenie kábla diaľkových tlačidiel.
Ryža. 21. Zorné pole indikátora LPR-1
1-rozsahový indikátor; 2,5,6 desatinných miest; 3-indikátor pripravenosti (zelený); Indikátor vybitia 4 batérií (červený).
Poznámka . Ak nedôjde k odrazu impulzu, na všetkých čísliciach indikátora rozsahu sa zobrazia nuly (00000). Pri absencii snímacieho impulzu sa na všetkých čísliciach ukazovateľa rozsahu zobrazia nuly a na tretej číslici sa zobrazí desatinná čiarka (obr. 21, pozícia 5).
Ak je počas merania v radiačnom terči (na prerušení goniometrickej mriežky) viacero cieľov, svieti desatinná čiarka na najmenej významnej číslici indikátora dosahu (obr. 21. poz. 2).
Ak nie je možné odstrániť rušenie tienenia za medzeru v mriežke goniometra, ako aj v prípadoch, keď rušenie nie je pozorované a desatinná čiarka v dolnej (pravej) číslici indikátora rozsahu svieti, nasmerujte diaľkomer na terč tak, aby terč pokrýval prípadne väčšiu plochu goniometrickej mriežky medzery. Zmerajte rozsah, potom nastavte gombík limitu minimálneho rozsahu na hodnotu rozsahu, ktorá presahuje nameranú hodnotu o 50-100 metrov a zmerajte rozsah znova. Opakujte tieto kroky, kým nezmizne desatinná čiarka najvýznamnejšej číslice.
Keď sú na všetkých čísliciach indikátora rozsahu zobrazené nuly a desatinná čiarka svieti na najvýznamnejšej číslici (vľavo) (obr. 21. pozícia 6) indikátora, je potrebné otáčať gombíkom obmedzenia minimálneho rozsahu, aby sa znížil minimálny meraný rozsah, kým sa nezíska spoľahlivý výsledok merania.
2. Zariadenie na meranie uhla
(Obr. 22.).
Určené na inštaláciu diaľkomeru, nasmerovanie diaľkomeru a meranie horizontálnych, vertikálnych a smerových uhlov
Optické prieskumné zariadenia.
Elektrooptické zariadenia.
DELOSTRELECKÝ KVANTOVÝ DALEĽOV
Delostrelecký kvantový diaľkomer 1D11 so zariadením na výber cieľa, ktoré je určené na meranie vzdialenosti k stacionárnym a pohyblivým cieľom, miestnym objektom a výbuchom granátov, upravuje paľbu pozemného delostrelectva, vedie vizuálne
prieskum terénu, meranie vertikálnych a horizontálnych uhlov cieľov, topografický geodetický odkaz prvkov delostreleckých bojových útvarov.
Diaľkomer poskytuje meranie vzdialenosti k cieľom (tank, auto atď.) s pravdepodobnosťou spoľahlivého merania najmenej 0,9 (ak sú spoľahlivo detekované v optickom zameriavači a v neprítomnosti cudzích predmetov v cieli lúča).
Diaľkomer funguje za nasledujúcich klimatických podmienok: atmosferický tlak minimálne 460 mm Hg. Art., relatívna vlhkosť do 98%, teplota ±35°C Hlavné taktické a technické charakteristiky 1D11
Zvýšiť. . . ............... 8,7 x
Priama viditeľnosť. . . ............. 1-00 (6°)
Periskop ............................. 330 mm
Presnosť merania rozsahu. . ......... 5-10 m
Počet meraní dosahu bez výmeny batérie - nie menej ako 300
Čas, kedy je diaľkomer pripravený na prevádzku po zapnutí hlavného napájania - nie viac ako 10 s
Súprava diaľkomeru 1D11 obsahuje transceiver, platformu na meranie uhla, statív, batériu, kábel, jednu sadu náhradných dielov a úložný box.
Princíp činnosti diaľkomeru je založený na meraní času, ktorý svetelný signál potrebuje na cestu k cieľu a späť.
Výkonný krátkodobý radiačný impulz generovaný optickým kvantovým generátorom a formujúcim sa optickým systémom je nasmerovaný na cieľ, ktorého rozsah sa musí merať. Impulz žiarenia odrazený od cieľa, prechádzajúci cez optický systém, vstupuje do fotodetektora diaľkomeru. Moment emisie snímacieho impulzu a okamih príchodu
Odraz odrazeného impulzu je zaznamenaný spúšťacou jednotkou a fotoprijímacím zariadením, ktoré generujú elektrické signály na spustenie a zastavenie merača časového intervalu.
Merač časového intervalu meria časový interval medzi okrajmi emitovaných a odrazených impulzov. Rozsah k cieľu, úmerný tomuto intervalu, je určený vzorcom
D=st/2,
Kde s - rýchlosť svetla v atmosfére, m/s;
t-meraný interval, s.
Výsledok merania v metroch sa zobrazuje na digitálnom indikátore vloženom do zorného poľa ľavého okuláru.
Príprava diaľkomeru na prevádzku zahŕňa inštaláciu, vyrovnanie, orientáciu a testovanie výkonu
Inštalácia diaľkomeru sa vykonáva v tomto poradí. Vyberte miesto na pozorovanie, statív umiestnite (jednu z nôh nasmerujte v smere pozorovania) nad vybraný bod tak, aby bol statív umiestnený približne vodorovne. Nainštalujte platformu na meranie uhla (AMP) na stôl statívu a bezpečne ju upevnite pomocou montážnej skrutky.
Po umiestnení statívu sa vykoná hrubá nivelácia pomocou guľovej vodováhy s presnosťou na polovicu dielika stupnice nivelácie zmenou dĺžky nôh statívu.
Potom nainštalujte transceiver so stopkou do montážnej objímky UIP (po prvom zatiahnutí rukoväte upínacieho zariadenia UIP proti smeru hodinových ručičiek až na doraz) a otáčaním transceivera sa uistite, že zaisťovacie zarážky stopky zapadajú do zodpovedajúcich drážok upínacie zariadenie, potom otáčajte rukoväťou UIP v smere hodinových ručičiek, kým nie je transceiver bezpečne pripevnený. Zavesenie batérie
batériu na statíve alebo ju nainštalujte napravo od statívu, berúc do úvahy možnosť otáčania transceivera pripojeného káblom k batérii. Pripojte kábel k transceiveru a batérii po odstránení zástrčiek z príslušných konektorov.
Presné vyrovnanie pozdĺž valcovej úrovne sa vykonáva v tomto poradí. Potiahnite zdvíhaciu rukoväť šneku nadol až na doraz a otočte transceiver tak, aby os valcovej úrovne bola rovnobežná s priamkou prechádzajúcou osami dvoch zdvíhacích skrutiek UIP. Presuňte bublinu hladiny do stredu a súčasne otáčajte zdvíhacími skrutkami UIP v opačných smeroch. Otočte transceiver o 90° a otáčaním tretej zdvíhacej skrutky vráťte bublinu nivelácie späť do stredu, skontrolujte presnosť nivelácie plynulým otočením transceivera o 180° a zopakujte niveláciu, ak sa pri otáčaní valcová bublina vodováhy vzdiali. od stredu o viac ako polovicu divízie.
Kontrola funkčnosti diaľkomeru zahŕňa sledovanie napätia batérie, sledovanie fungovania merača časového intervalu (TIM) a kontrolu fungovania diaľkomeru.
Napätie batérie sa monitoruje v tomto poradí. Zapnite vypínač POWER a stlačte tlačidlo CONTROL. napr. Ak sa v zornom poli ľavého okuláru rozsvieti červená signálka (vpravo), napätie batérie je nižšie ako prijateľné a batériu je potrebné vymeniť.
Fungovanie merača časového intervalu je monitorované cez tri kalibračné kanály v tomto poradí: prepínač GATE nastavte do polohy 0, stlačte tlačidlo ŠTART. prepínač TARGET je postupne nastavený do polohy 1,
2, 3 a po každom prepnutí stlačte tlačidlo CALIBRATION, keď sa v zornom poli ľavého okulára rozsvieti červená signálna bodka (vľavo).
Keď stlačíte tlačidlo CALIBRATION, hodnoty indikátora by mali byť v rámci limitov uvedených v tabuľke
Po kontrole je prepínač TARGET nastavený do polohy 1.
Funkčnosť diaľkomeru sa kontroluje kontrolou vzdialenosti k cieľu, ktorého vzdialenosť je v dosahu diaľkomeru a je vopred známa s chybou najviac 2 m, ak nie je presne známy dosah vzdialenosť k rovnakému cieľu sa meria trikrát.
Výsledky merania sa nesmú líšiť od známej hodnoty alebo sa navzájom líšiť o hodnotu nepresahujúcu chybu uvedenú vo formulári.
Pred orientáciou diaľkomeru nastavte okulár hľadáčika na ostrosť obrazu. V prípade potreby nainštalujte cieľovú tyč na hlavu transceivera a zaistite ju skrutkou.
Orientácia diaľkomeru sa zvyčajne vykonáva podľa smerového uhla referenčného smeru. Postup orientácie je nasledovný: nasmerujte transceiver na orientačný bod, ktorého smerový uhol je známy, nastavte ho na číselníku (na čiernej stupnici) a na stupnici
presné odčítanie, odčítanie rovnajúce sa hodnote smerového uhla k referenčnému bodu, upnutie upevňovacích skrutiek číselníka a matice na upevnenie stupnice presného odčítania,
Horizontálne uhly sa merajú pomocou monokulárnej mriežky (do 0-70), stupnice číselníka (ako rozdiel v odčítaní pre pravý a ľavý bod), stupnice číselníka s počiatočným nastavením 0 na pravý bod a následným označením na ľavý bod. Vertikálne uhly sa merajú pomocou monokulárnej mriežky (do 0-35) a stupnice mechanizmu elevácie cieľa.
Meranie rozsahu pomocou diaľkomeru 1D11 sa vykonáva nasledovne.
Pozorovaním cez pravý okulár a otáčaním ručných koliesok horizontálneho a vertikálneho zameriavacieho mechanizmu namierte značku zámerného kríža na cieľ, zapnite vypínač POWER, stlačte tlačidlo START a po rozsvietení signálnej bodky stlačte tlačidlo MEASUREMENT bez straty zamerania. . Potom sa v ľavom okulári odčíta nameraný rozsah a počet cieľov v dosahu lúča.
Ak sa tlačidlo MEASURE nestlačí do 65-90 s. od okamihu, keď sa rozsvieti indikátor pripravenosti, sa diaľkomer automaticky vypne. Nameraný rozsah sa zobrazí v ľavom okulári na 5-9 s.
Ak sa v dosahu lúča nachádza niekoľko cieľov (až tri), diaľkomer môže podľa vlastného výberu zmerať dosah ku ktorémukoľvek z nich. Diaľkomer meria vzdialenosť k prvému cieľu, keď je prepínač TARGET nastavený do polohy 1. Na meranie vzdialenosti k druhému alebo tretiemu cieľu je prepínač TARGET nastavený do polohy 2, resp hradlovanie vzdialenosti pozdĺž rozsahu. Nastavením prepínača STROBE do polohy 0, 0, 4, 1, 2 a 3 môže diaľkomer začať merať dosah zo vzdialenosti 200, 400, 1000, 2000 a 3000 m od diaľkomeru.
Po desiatich takýchto meraniach si musíte urobiť trojminútovú prestávku.
Spoľahlivosť výsledkov merania závisí od správneho výberu zameriavacieho bodu na objekte, pretože sila odrazeného lúča závisí od efektívnej odrazovej plochy cieľa a jeho koeficientu odrazu. Preto pri meraní musíte vybrať bod v strede viditeľnej oblasti.
Ak nie je možné zmerať vzdialenosť priamo k cieľu, zmerajte vzdialenosť k miestnemu objektu, ktorý sa nachádza v tesnej blízkosti cieľa.
Na premiestnenie diaľkomeru z bojovej polohy do zloženej polohy je potrebné vypnúť spínače POWER a BACKLIGHT, zaznamenať hodnoty počítadla impulzov, odpojiť napájací kábel najskôr od batérie a potom od vysielača a umiestniť ho do vrecko odkladacej schránky. Vyberte cieľovú tyč a baterku z transceiveru a umiestnite ich do úložného boxu. Konektory a montážnu zásuvku pre stĺp uzavrite zástrčkami. Posuňte rukoväť upínacieho zariadenia UIP proti smeru hodinových ručičiek, kým sa nezastaví. Vyberte transceiver z UIP, umiestnite ho do úložného boxu a zaistite ho v ňom. Vložte batériu do úložného boxu. Vyberte UIP zo statívu, vložte ho do úložného boxu a zaistite ho v ňom. Zložte statív, očistite ho od nečistôt a pripevnite ho k úložnému boxu.
Typ kvantového diaľkomeru je laserový prieskumný prístroj(DM). Laserové prieskumné zariadenie má v porovnaní s delostreleckým kvantovým diaľkomerom množstvo výhod: menšie rozmery a hmotnosť, viac zdrojov energie a schopnosť pracovať „z ruky“. Zároveň sú hlavné taktické a technické vlastnosti APR horšie v porovnaní s DAK počas bojových operácií, jeho stabilita je výrazne nižšia; Okrem toho je jeho aktívny merací kanál vystavený ožiareniu z jasného zdroja svetla.
Bezpečnostné požiadavky pri práci s osobami s rozhodovacou právomocou, postup a pravidlá orientácie zariadenia pozdĺž smerového uhla alebo kompasu a kontroly jeho funkčnosti sa nelíšia od podobných akcií s DAK.
Zariadenie môže prijímať energiu zo vstavanej batérie, palubného napájania kolesových alebo pásových vozidiel alebo neštandardných batérií. V tomto prípade pri prevádzke z iných zdrojov (okrem vstavanej batérie) je namiesto vstavanej batérie nainštalované ochranné zariadenie.
Prechodový vodič je pripojený k zdroju prúdu pri dodržaní polarity.
Premiestnenie osoby s rozhodovacou právomocou do bojovej pozície:
na ovládanie „hands-on“ vyberte zariadenie z puzdra, pripojte vybraný (alebo existujúci) zdroj energie a skontrolujte funkčnosť zariadenia;
pre prácu so statívom zo súpravy nainštalujte statív na zvolené miesto podľa všeobecných pravidiel (pohár statívu je možné zaistiť v akomkoľvek drevenom predmete);
nainštalujte do pohára zariadenie na meranie uhla (AMD) s guľôčkovou podperou; zasuňte svorku ICD do drážky v tvare T držiaka zariadenia až na doraz a zaistite zariadenie otočením rukoväte upínacieho zariadenia;
pracovať s periskopickým delostreleckým kompasom, nainštalujte kompas pre prácu, vyrovnajte a orientujte ho; nainštalujte korunku adaptéra na monokulárny kompas
držiak: vložte svorku držiaka do drážky v tvare T držiaka zariadenia až na doraz a zaistite zariadenie.
Rozhodujúci orgán sa presunie do jazdnej polohy v opačnom poradí.
Ak chcete zmerať dosah, stlačte tlačidlo MEASUREMENT-1, po rozsvietení indikátora pripravenosti tlačidlo uvoľnite a odčítajte indikátor rozsahu.
Diaľkomer je nasmerovaný na cieľ tak, aby pokrýval čo najväčšiu oblasť zorného kríža. Ak viac ako jeden cieľ zasiahne radiačný cieľ, potom sa vzdialenosť k druhému cieľu meria stlačením tlačidla MEASUREMENT-2.
Nameraná hodnota sa zobrazí v indikátore rozsahu na 3-5 s.
Horizontálne a vertikálne uhly sa merajú podľa pravidiel spoločných pre goniometrické prístroje. Uhly nepresahujúce 0-80 stupňov. ang., možno odhadnúť pomocou goniometrickej siete s presnosťou nie vyššou ako 0-05 dielikov. ang.
Ak chcete určiť polárne súradnice cieľa, zmerajte vzdialenosť k cieľu a odčítajte azimut. Pravouhlé súradnice sa určujú pomocou prevodníka súradníc, ktorý je súčasťou súpravy, alebo akoukoľvek inou známou metódou.
Pri práci v podmienkach silného šumu v pozadí (cieľ je umiestnený proti jasnej oblohe alebo plochách osvetlených ostrým slnkom a pod.) sa clona, uložená v kryte puzdra, vkladá do tubusu objektívu. Pri negatívnych teplotách od -30 °C a nižších sa membrána neinštaluje.
Pri meraní vzdialeností na vzdialené, malé alebo pohyblivé ciele je pre uľahčenie ovládania kábel diaľkových tlačidiel pripojený k zástrčke na paneli diaľkomeru.
Podrobný popis súpravy zariadenia, postup pri bojovej prevádzke a údržbe zariadenia sú uvedené v poznámke o výpočtoch priloženej ku každej súprave.
FEDERÁLNA VZDELÁVACIA AGENTÚRA
Štátna vzdelávacia inštitúcia vyššieho odborného vzdelávania
MOSKVA ŠTÁTNY INŠTITÚT RÁDIOTECHNIKY ELEKTRONIKA A AUTOMATIZÁCIE (TECHNICKÁ UNIVERZITA)
KURZOVÁ PRÁCA
disciplínou
"Fyzikálny základ meraní"
Téma: diaľkomer
Počet účinkujúcich v študentskej skupine – ES-2-08
Priezvisko účinkujúceho je A. A. Prusakov.
Priezvisko zastupujúceho riaditeľa: Rusanov K.E.
Moskva 2010
Úvod _______________________________________________________________3
2. Typy diaľkomerov _____________________________________________5
3. Laserový diaľkomer _____________________________________________6
3.1. Fyzikálny základ meraní a princíp činnosti __________________8
3.2 Konštrukčné vlastnosti a princíp fungovania. Typy a aplikácie ____12
4. Optický diaľkomer ___________________________________________19
4.1. Fyzikálny základ meraní a princíp činnosti _________________21
4.1.2 Vláknový diaľkomer s konštantným uhlom __________________________________23
4.1.3 Meranie šikmej vzdialenosti pomocou závitového diaľkomeru __________25
4.2 Konštrukčné prvky a princíp fungovania _______________________________27
5. Záver _______________________________________________________________29
6. Bibliografia ______________________________________________30
1. Úvod
Diaľkomer- prístroj určený na určenie vzdialenosti od pozorovateľa k objektu. Používa sa v geodézii, na zaostrovanie vo fotografii, v zameriavacích zariadeniach na zbrane, bombardovacie systémy atď.
Geodézia- výrobné odvetvie spojené s meraniami na mieste. Je neoddeliteľnou súčasťou stavebných prác. Pomocou geodézie sa s milimetrovou presnosťou prenášajú návrhy budov a stavieb z papiera do prírody, počítajú sa objemy materiálov a sleduje sa dodržanie geometrických parametrov stavieb. Používa sa tiež v baníctve na výpočet trhacích prác a objemov hornín.
Hlavné úlohy geodézie:
Medzi mnohými úlohami geodézie možno rozlíšiť „dlhodobé úlohy“ a „úlohy na najbližšie roky“.
Medzi dlhodobé ciele patrí:
určenie tvaru, veľkosti a gravitačného poľa Zeme;
rozšírenie jednotného súradnicového systému na územie jednotlivého štátu, kontinentu a celej Zeme ako celku;
vykonávanie meraní na zemskom povrchu;
zobrazenie plôch zemského povrchu na topografických mapách a plánoch;
štúdium globálnych posunov blokov zemskej kôry.
V súčasnosti sú hlavné úlohy v nasledujúcich rokoch v Rusku tieto:
tvorba štátnych a miestnych katastrov: pozemkový nehnuteľný, vodný lesný, urbársky a pod.;
topografická a geodetická podpora na vymedzenie (definíciu) a demarkáciu (označenie) štátnej hranice Ruska;
vývoj a implementácia noriem v oblasti digitálneho mapovania;
tvorba digitálnych a elektronických máp a ich databáz;
vypracovanie koncepcie a štátneho programu rozsiahleho prechodu na satelitné metódy autonómneho určovania polohy;
vytvorenie komplexného národného atlasu Ruska a iné.
Laserové meranie vzdialenosti je jednou z prvých oblastí praktického použitia laserov v zahraničnej vojenskej technike. Prvé experimenty sa datujú do roku 1961 a teraz sa laserové diaľkomery používajú v pozemnej vojenskej technike (delostrelectvo, napr.), v letectve (diaľkomery, výškomery, označovače cieľov) a v námorníctve. Toto zariadenie bolo testované v bojoch vo Vietname a na Strednom východe. V súčasnosti si množstvo diaľkomerov osvojilo mnoho armád po celom svete.
Ryža. 2 - Laserový zameriavač-diaľkomer. Prvýkrát použitý na T72A
2. Typy diaľkomerov
Zariadenia na meranie vzdialenosti sú rozdelené na aktívne a pasívne:
zvukový diaľkomer
svetelný diaľkomer
laserový diaľkomer
diaľkomery využívajúce optickú paralaxu (diaľkomerná kamera)
diaľkomery, ktoré používajú porovnávanie medzi objektmi
aktívny:
pasívne:
Princíp činnosti diaľkomerov aktívneho typu je zmerať čas potrebný na to, aby signál vyslaný diaľkomerom prešiel vzdialenosť k objektu a späť. Rýchlosť šírenia signálu (rýchlosť svetla alebo zvuku) sa považuje za známu.
Meranie vzdialeností pomocou diaľkomerov pasívneho typu je založené na určení výšky h rovnoramenného trojuholníka ABC, napríklad pomocou známej strany AB = l (základňa) a opačného ostrého uhla b (tzv. paralaktický uhol). Pre malé uhly b (vyjadrené v radiánoch)
Jedna z veličín, l alebo b, je zvyčajne konštantná a druhá je premenná (merateľná). Na základe tejto vlastnosti sa rozlišuje diaľkomer s konštantným uhlom a diaľkomer s konštantnou základňou.
3. Laserový diaľkomer
Laserový diaľkomer je zariadenie na meranie vzdialeností pomocou laserového lúča.
Široko používaný v inžinierskej geodézii, topografickom prieskume, vojenskej navigácii, astronomickom výskume a fotografii.
Laserový diaľkomer je zariadenie pozostávajúce z pulzného detektora laserového žiarenia. Meraním času, ktorý lúč potrebuje na cestu k reflektoru a späť a poznaním rýchlosti svetla, môžete vypočítať vzdialenosť medzi laserom a odrážajúcim objektom.
Obr.1 Moderné modely laserových diaľkomerov.
elektromagnetické žiarenie šíriace sa konštantnou rýchlosťou umožňuje určiť vzdialenosť objektu. Pri metóde merania rozsahu impulzov sa teda používa nasledujúci vzťah:
Kde L- vzdialenosť objektu, rýchlosť svetla vo vákuu, index lomu prostredia, v ktorom sa žiarenie šíri, t- čas potrebný na to, aby impulz došiel k cieľu a späť.
Zváženie tohto vzťahu ukazuje, že potenciálna presnosť merania vzdialenosti je určená presnosťou merania času, ktorý potrebuje energetický impulz na cestu k objektu a späť. Je jasné, že čím kratší impulz, tým lepšie.
3.1. Fyzikálny základ meraní a princíp činnosti
Úloha určenia vzdialenosti medzi diaľkomerom a cieľom spočíva v meraní zodpovedajúceho časového intervalu medzi snímacím signálom a signálom odrazeným od cieľa. Existujú tri spôsoby merania dosahu v závislosti od typu modulácie laserového žiarenia použitého v diaľkomere: pulzný, fázový alebo pulzno-fázový. Podstatou metódy pulzného určovania vzdialenosti je, že sa do objektu vyšle snímací impulz, ktorý zároveň spustí počítadlo času v diaľkomere. Keď impulz odrazený objektom dosiahne diaľkomer, zastaví počítadlo. Na základe časového intervalu sa pred operátorom automaticky zobrazí vzdialenosť k objektu. Vyhodnoťme presnosť tejto metódy merania, ak je známe, že presnosť merania časového intervalu medzi snímaním a odrazeným signálom zodpovedá 10 v -9 s. Keďže môžeme predpokladať, že rýchlosť svetla je 3 x 10 x 10 cm/s, dostaneme chybu pri zmene vzdialenosti asi 30 cm. Odborníci sa domnievajú, že to stačí na vyriešenie množstva praktických problémov.
Pri metóde fázového rozsahu je laserové žiarenie modulované podľa sínusového zákona. V tomto prípade sa intenzita žiarenia mení v rámci významných limitov. V závislosti od vzdialenosti objektu sa mení fáza signálu dopadajúceho na objekt. Signál odrazený od objektu dorazí aj do prijímacieho zariadenia s určitou fázou v závislosti od vzdialenosti. Odhadnime chybu fázového diaľkomeru vhodného na prácu v poľných podmienkach. Odborníci tvrdia, že pre operátora nie je ťažké určiť fázu s chybou nie väčšou ako jeden stupeň. Ak je modulačná frekvencia laserového žiarenia 10 MHz, potom chyba merania vzdialenosti bude asi 5 cm.
Na základe princípu činnosti sú diaľkomery rozdelené do dvoch hlavných skupín, geometrické a fyzikálne typy.
Obr.2 Princíp činnosti diaľkomeru
Prvú skupinu tvoria geometrické diaľkomery. Meranie vzdialeností diaľkomerom tohto typu je založené na určení výšky h rovnoramenného trojuholníka ABC (obr. 3), napríklad pomocou známej strany AB = I (základňa) a opačného ostrého uhla. Jedna z veličín, I, je zvyčajne konštantná a druhá je premenná (merateľná). Na základe tejto vlastnosti sa rozlišuje diaľkomer s konštantným uhlom a diaľkomer s konštantnou základňou. Diaľkomer s konštantným uhlom je teleskop s dvoma rovnobežnými závitmi v zornom poli a základňou je prenosná palica s ekvidištantnými deleniami. Vzdialenosť k základni meraná diaľkomerom je úmerná počtu dielikov palice viditeľných cez ďalekohľad medzi závitmi. Na tomto princípe fungujú mnohé geodetické prístroje (teodolity, nivelety a pod.). Relatívna chyba vláknového diaľkomeru je 0,3-1%. Zložitejšie optické diaľkomery s konštantnou základňou sú postavené na princípe kombinovania obrazov objektu skonštruovaného lúčmi, ktoré prešli rôznymi systémami optických diaľkomerov. Zarovnanie sa vykonáva pomocou optického kompenzátora umiestneného v jednom z optických systémov a výsledok merania sa odčíta na špeciálnej stupnici. Monokulárne diaľkomery so základňou 3-10 cm sú široko používané ako fotografické diaľkomery. Chyba optických diaľkomerov s konštantnou základňou je menšia ako 0,1 % nameranej vzdialenosti.
Princíp činnosti diaľkomeru fyzického typu je zmerať čas potrebný na to, aby signál vyslaný diaľkomerom prešiel vzdialenosť k objektu a späť. Schopnosť elektromagnetického žiarenia šíriť sa konštantnou rýchlosťou umožňuje určiť vzdialenosť k objektu. Existujú pulzné a fázové metódy merania rozsahu.
Pri pulznej metóde sa do objektu vyšle snímací impulz, ktorý spustí počítadlo času v diaľkomere. Keď sa impulz odrazený objektom vráti do diaľkomeru, zastaví počítadlo. Na základe časového intervalu (oneskorenie odrazeného impulzu) sa pomocou vstavaného mikroprocesora určí vzdialenosť k objektu:
kde: L je vzdialenosť k objektu, c je rýchlosť šírenia žiarenia, t je čas, za ktorý impulz prejde k cieľu a späť.
Ryža. 3 - Princíp činnosti diaľkomeru geometrického typu
AB - základňa, h - nameraná vzdialenosť
Pri fázovej metóde sa žiarenie moduluje podľa sínusového zákona pomocou modulátora (elektro-optický kryštál, ktorý mení svoje parametre pod vplyvom elektrického signálu). Odrazené žiarenie vstupuje do fotodetektora, kde sa uvoľňuje modulačný signál. V závislosti od vzdialenosti objektu sa mení fáza odrazeného signálu vzhľadom na fázu signálu v modulátore. Meraním fázového rozdielu sa meria vzdialenosť k objektu.
3.2 Konštrukčné vlastnosti a princíp fungovania. Typy a aplikácie
Prvý laserový diaľkomer XM-23 bol testovaný a bol prijatý armádami. Je určený na použitie na predných pozorovacích stanovištiach pozemných síl. Zdrojom žiarenia v ňom je rubínový laser s výstupným výkonom 2,5 W a trvaním impulzu 30 ns. Integrované obvody sú široko používané pri konštrukcii diaľkomerov. Vysielač, prijímač a optické prvky sú osadené v monobloku, ktorý má stupnice pre presné hlásenie azimutu a elevačného uhla cieľa. Diaľkomer je napájaný 24V nikel-kadmiovými batériami, ktoré poskytujú 100 meraní dosahu bez dobíjania. Ďalší delostrelecký diaľkomer, ktorý si osvojili aj armády, má zariadenie na súčasné určovanie dosahu až štyroch cieľov ležiacich na tej istej priamke postupným hradlovaním vzdialeností 200 600 1000, 2 000 a 3 000 m.
Zaujímavý je švédsky laserový diaľkomer. Je určený na použitie v systémoch riadenia paľby pre palubné námorné a pobrežné delostrelectvo. Dizajn diaľkomeru je obzvlášť robustný, čo umožňuje jeho použitie v zložených podmienkach. Diaľkomer môže byť v prípade potreby prepojený so zosilňovačom obrazu alebo televíznym zameriavačom. Prevádzkový režim diaľkomeru poskytuje buď merania každé 2 sekundy. do 20s. a s prestávkou medzi sériou meraní po dobu 20 s. alebo každé 4 s. Počas dlhej doby. Digitálne indikátory vzdialenosti fungujú tak, že keď jeden z indikátorov zobrazuje poslednú nameranú vzdialenosť, ostatné štyri predchádzajúce merania vzdialenosti sa uložia do pamäte.
Veľmi úspešným laserovým diaľkomerom je LP-4. Má opticko-mechanickú uzávierku ako Q-spínač. Prijímacia časť diaľkomeru je aj zameriavačom operátora. Priemer vstupnej optickej sústavy je 70mm. Prijímač je prenosná fotodióda, ktorej citlivosť má maximálnu hodnotu pri vlnovej dĺžke 1,06 mikrónu. Elektromer je vybavený obvodom s rozsahom, ktorý pracuje podľa uváženia operátora od 200 do 3000 m. V obvode optického hľadáčika je pred okulárom umiestnený ochranný filter, ktorý chráni oko operátora pred účinkami jeho lasera pri prijímaní odrazeného impulzu. Vysielač a prijímač sú namontované v jednom kryte. Cieľový elevačný uhol je určený v rozmedzí + 25 stupňov. Batéria poskytuje 150 meraní dosahu bez dobíjania, jej hmotnosť je len 1 kg. Diaľkomer bol testovaný a zakúpený v mnohých krajinách ako Kanada, Švédsko, Dánsko, Taliansko, Austrália. Okrem toho britské ministerstvo obrany uzavrelo kontrakt na dodávku upraveného diaľkomeru LP-4 s hmotnosťou 4,4 kg pre britskú armádu.
Prenosné laserové diaľkomery sú určené pre pešie jednotky a predsunutých delostreleckých pozorovateľov. Jeden z týchto diaľkomerov je navrhnutý vo forme ďalekohľadu. Zdroj žiarenia a prijímač sú osadené v spoločnom kryte, s monokulárnym optickým zameriavačom so šesťnásobným zväčšením, v ktorého zornom poli je svetelný displej LED, dobre viditeľný v noci aj cez deň. Laser využíva ako zdroj žiarenia ytriový hliníkový granát s lítiumniobátovým Q prepínačom. To poskytuje špičkový výkon 1,5 MW. Prijímacia časť využíva duálny lavínový fotodetektor so širokopásmovým nízkošumovým zosilňovačom, ktorý umožňuje detekovať krátke impulzy s nízkym výkonom len 10 V -9 W. Falošné signály odrazené od blízkych predmetov nachádzajúcich sa v cieľovej hlavni sú eliminované pomocou okruhu hradlovania vzdialenosti. Zdrojom energie je malá dobíjacia batéria, ktorá poskytuje 250 meraní bez nabíjania. Elektronické jednotky diaľkomeru sú vyrobené na integrovaných a hybridných obvodoch, čo umožnilo zvýšiť hmotnosť diaľkomeru spolu s napájacím zdrojom na 2 kg.
Inštalácia laserových diaľkomerov na tanky okamžite pritiahla záujem zahraničných vývojárov vojenských zbraní. Vysvetľuje to skutočnosť, že na tanku je možné zaviesť diaľkomer do systému riadenia paľby tanku, čím sa zvýši jeho bojové vlastnosti. Na tento účel bol vyvinutý diaľkomer AN/VVS-1 pre tank M60A. Dizajnom sa nelíšil od laserového delostreleckého diaľkomeru na rubíne, no okrem vydávania údajov o dosahu na digitálnom displeji v počítacom zariadení systému riadenia paľby tanku. V tomto prípade môže meranie dosahu vykonávať strelec aj veliteľ tanku. Prevádzkový režim diaľkomeru je 15 meraní za minútu počas jednej hodiny. Zahraničná tlač uvádza, že pokročilejší diaľkomer, vyvinutý neskôr, má limity merania dosahu od 200 do 4700 m. s presnosťou + 10 m a výpočtovým zariadením napojeným na systém riadenia paľby tanku, kde sa spolu s ďalšími údajmi spracováva ďalších 9 druhov údajov o munícii. To podľa vývojárov umožňuje zasiahnuť cieľ prvým výstrelom. Systém riadenia paľby tankovej pištole má analóg, o ktorom sa hovorilo skôr ako diaľkomer, ale obsahuje ďalších sedem senzorov a optický zameriavač. Názov Kobeldovej inštalácie. Tlač hlási, že poskytuje vysokú pravdepodobnosť zasiahnutia cieľa a napriek zložitosti tejto inštalácie prepnite balistický mechanizmus do polohy zodpovedajúcej zvolenému typu strely a následne stlačte tlačidlo laserového diaľkomeru. Strelec pri streľbe na pohybujúci sa cieľ dodatočne spustí spínač zamykania riadenia paľby tak, aby signál zo snímača rýchlosti otáčania veže pri sledovaní cieľa smeroval za tachometer do výpočtového zariadenia, čím pomáha generovať signál založenia. Laserový diaľkomer, ktorý je súčasťou systému Kobeld, umožňuje súčasne merať dosah až dvoch cieľov umiestnených na cieli. Systém je rýchly, čo vám umožní vystreliť v čo najkratšom čase.
Analýza grafov ukazuje, že použitie systému s laserovým diaľkomerom a počítačom poskytuje pravdepodobnosť zasiahnutia cieľa blízkeho vypočítanému. Grafy tiež ukazujú, o koľko sa zvyšuje pravdepodobnosť zasiahnutia pohybujúceho sa cieľa. Ak sa pri stacionárnych cieľoch pravdepodobnosť porážky pri použití laserového systému v porovnaní s pravdepodobnosťou porážky pri použití systému so stereo diaľkomerom príliš nelíši na vzdialenosť približne 1000 m a je pociťovaná len na vzdialenosť 1500 m alebo viac, potom pre pohyblivé ciele je zisk jasný. Je vidieť, že pravdepodobnosť zasiahnutia pohybujúceho sa cieľa pri použití laserového systému v porovnaní s pravdepodobnosťou zasiahnutia systému so stereo diaľkomerom už vo vzdialenosti 100 m sa zvyšuje viac ako 3,5-krát a na diaľku 2000 m, kde sa systém so stereo diaľkomerom stáva prakticky neúčinným, laserový systém poskytuje pravdepodobnosť porážky od prvého výstrelu cca 0,3.
V armádach sa okrem delostrelectva a tankov používajú laserové diaľkomery v systémoch, kde je potrebné v krátkom čase určiť dosah s vysokou presnosťou. V tlači sa teda objavila správa, že bol vyvinutý automatický systém na sledovanie vzdušných cieľov a meranie ich dosahu. Systém umožňuje presné meranie azimutu, prevýšenia a dosahu. Dáta je možné zaznamenať na magnetickú pásku a spracovať v počítači. Systém má malé rozmery a hmotnosť a je umiestnený na pojazdnej dodávke. Súčasťou systému je laser pracujúci v infračervenom rozsahu. Prijímacie zariadenie s infračervenou televíznou kamerou, televíznym ovládacím zariadením, sledovacím zrkadlom so servovodičom, digitálnym indikátorom a záznamovým zariadením. Laserové zariadenie z neodýmového skla pracuje v režime Q-switched a vyžaruje energiu s vlnovou dĺžkou 1,06 mikrónu. Výkon žiarenia je 1 MW na impulz s dobou trvania 25 ns a frekvenciou opakovania impulzov 100 Hz. Divergencia laserového lúča je 10 mrad. V sledovacích kanáloch sa používajú rôzne typy fotodetektorov. Prijímacie zariadenie používa kremíkovú LED diódu. V sledovacom kanáli je pole pozostávajúce zo štyroch fotodiód, pomocou ktorých sa generuje signál nesúladu, keď sa cieľ vzdiali od zameriavacej osi v azimute a elevácii. Signál z každého prijímača je privádzaný do video zosilňovača s logaritmickou odozvou a dynamickým rozsahom 60 dB. Minimálny prahový signál, pri ktorom systém sleduje cieľ, je 5*10V-8W. Zrkadlo na sledovanie cieľa je poháňané v azimute a elevácii pomocou servomotorov. Sledovací systém umožňuje určiť polohu vzdušných cieľov na vzdialenosť až 19 km. v tomto prípade je presnosť sledovania cieľa stanovená experimentálne 0,1 mrad. v azimute a 0,2 mrad v uhle elevácie cieľa. Presnosť merania dosahu + 15 cm.
Laserové diaľkomery z rubínového a neodýmového skla poskytujú meranie vzdialenosti od stacionárnych alebo pomaly sa pohybujúcich objektov, pretože frekvencia opakovania impulzov je nízka. Nie viac ako jeden hertz. Ak potrebujete merať krátke vzdialenosti, ale s vyššou frekvenciou meracích cyklov, potom použite fázové diaľkomery s polovodičovým laserovým žiaričom. Zvyčajne používajú ako zdroj arzenid gália. Tu je charakteristika jedného z diaľkomerov: výstupný výkon je 6,5 W na impulz, ktorého trvanie je 0,2 μs a frekvencia opakovania impulzov je 20 kHz. Divergencia laserového lúča je 350 x 160 mrad, t.j. pripomína okvetný lístok. V prípade potreby je možné uhlovú divergenciu lúča znížiť na 2 mrad. Prijímacie zariadenie pozostáva z optického systému a na ohniskovej rovine ktorého je clona, ktorá obmedzuje zorné pole prijímača na požadovanú veľkosť. Kolimácia sa vykonáva pomocou šošovky s krátkym ohniskom umiestnenej za membránou. Pracovná vlnová dĺžka je 0,902 mikrónov a rozsah je od 0 do 400 m. Tlač uvádza, že tieto vlastnosti sa v neskorších návrhoch výrazne zlepšili. Napríklad už bol vyvinutý laserový diaľkomer s dosahom 1500 m. a presnosť merania vzdialenosti + 30m. Tento diaľkomer má opakovaciu frekvenciu 12,5 kHz s dobou trvania impulzu 1 μs. Ďalší diaľkomer vyvinutý v USA má rozsah merania od 30 do 6400 m. Pulzný výkon je 100 W a frekvencia opakovania pulzu je 1000 Hz.
Keďže sa používa viacero typov diaľkomerov, je tendencia zjednocovať laserové systémy do podoby samostatných modulov. To zjednodušuje ich montáž, ako aj výmenu jednotlivých modulov počas prevádzky. Podľa odborníkov modulárna konštrukcia laserového diaľkomeru poskytuje maximálnu spoľahlivosť a udržiavateľnosť v poľných podmienkach.
Emitorový modul pozostáva z tyče, lampy čerpadla, iluminátora, vysokonapäťového transformátora a zrkadiel rezonátora. Q modulátor. Zdrojom žiarenia je zvyčajne neodýmové sklo alebo sodno-hliníkový granát, čo zaisťuje, že diaľkomer funguje bez chladiaceho systému. Všetky tieto prvky hlavy sú umiestnené v tuhom valcovom tele. Precízne opracovanie sedadiel na oboch koncoch tela valcovej hlavy umožňuje ich rýchlu výmenu a montáž bez dodatočného nastavovania a tým je zabezpečená jednoduchá údržba a opravy. Na prvotné nastavenie optickej sústavy sa používa referenčné zrkadlo, namontované na starostlivo spracovanom povrchu hlavy, kolmo na os valcového telesa. Iluminátor difúzneho typu pozostáva z dvoch do seba zapadajúcich valcov, medzi ktorých stenami je vrstva oxidu horečnatého. Q-spínač je navrhnutý pre nepretržitú stabilnú prevádzku alebo pulznú prevádzku s rýchlym štartom. hlavné údaje zjednotenej hlavice sú nasledovné: vlnová dĺžka - 1,06 μm, energia čerpadla - 25 J, energia výstupného impulzu - 0,2 J, trvanie impulzu 25 ns, frekvencia opakovania impulzu 0,33 Hz po dobu 12 s, prevádzka s frekvenciou 1 Hz je povolený) , uhol divergencie 2 mrad. Kvôli vysokej citlivosti na vnútorný šum sú fotodióda, predzosilňovač a napájací zdroj čo najhustejšie umiestnené v jednom puzdre a pri niektorých modeloch je to všetko vyrobené v podobe jedného kompaktného celku. To poskytuje citlivosť rádovo 5 * 10 V -8 W.
Zosilňovač má prahový obvod, ktorý sa vybudí v momente, keď impulz dosiahne polovicu maximálnej amplitúdy, čo pomáha zvýšiť presnosť diaľkomeru, pretože znižuje vplyv kolísania amplitúdy prichádzajúceho impulzu. Signály štart a stop sú generované rovnakým fotodetektorom a sledujú rovnakú dráhu, čo eliminuje systematické chyby pri určovaní vzdialenosti. Optický systém pozostáva z afokálneho teleskopu na zníženie divergencie laserového lúča a zo zaostrovacej šošovky pre fotodetektor. Fotodiódy majú priemer aktívnej podložky 50, 100 a 200 mikrónov. Výrazné zmenšenie veľkosti je uľahčené tým, že prijímacie a vysielacie optické systémy sú kombinované, pričom centrálna časť slúži na generovanie žiarenia vysielača a periférna časť na príjem signálu odrazeného od cieľa.
4. Optický diaľkomer
Optické diaľkomery sú zovšeobecneným názvom pre skupinu diaľkomerov s vizuálnym navádzaním na objekt (cieľ), ktorých činnosť je založená na využití zákonov geometrickej (lúčovej) optiky. Optické diaľkomery sú bežné: s konštantným uhlom a vzdialenou základňou (napríklad závitový diaľkomer, ktorý sa dodáva s mnohými geodetickými prístrojmi - teodolity, nivelety atď.); s konštantnou vnútornou základňou - monokulárny (napríklad fotografický diaľkomer) a binokulárny (stereoskopický diaľkomer).
Optický diaľkomer (svetelný diaľkomer) je zariadenie na meranie vzdialeností na základe času, ktorý potrebuje optické žiarenie (svetlo) na prejdenie meranej vzdialenosti. Optický diaľkomer obsahuje zdroj optického žiarenia, zariadenie na ovládanie jeho parametrov, vysielacie a prijímacie systémy, fotoprijímacie zariadenie a zariadenie na meranie časových intervalov. Optické diaľkomery sa delia na pulzné a fázové v závislosti od metód na určenie času, ktorý trvá, kým žiarenie prejde vzdialenosť od objektu a späť.
Ryža. 4 – Moderný optický diaľkomer
Obr. 5 – Optický diaľkomer typu „Čajka“ Obr.
V diaľkomeroch sa nemeria samotná dĺžka čiary, ale nejaká iná veličina, vzhľadom na ktorú je dĺžka čiary funkciou.
Ako už bolo spomenuté, v geodézii sa používajú 3 typy diaľkomerov:
optické (diaľkomery geometrického typu),
elektrooptické (svetelné diaľkomery),
rádiotechnika (rádiové diaľkomery).
4.1. Fyzikálny základ meraní a princíp činnosti
Ryža. 6 Geometrický diagram optických diaľkomerov
Predpokladajme, že potrebujeme nájsť vzdialenosť AB. Umiestnime optický diaľkomer do bodu A a palicu do bodu B kolmo na čiaru AB.
Označme: l - časť koľajnice GM,
φ je uhol, pod ktorým je tento segment viditeľný z bodu A.
Z trojuholníka AGB máme:
D=1/2*ctg(φ/2) (4.1.1)
D = l * сtg(φ) (4.1.2)
Zvyčajne je uhol φ malý (do 1 o) a pomocou sériovej expanzie funkcie Ctgφ môžeme vzorec (4.1.1) zredukovať do tvaru (4.1.2). Na pravej strane týchto vzorcov sú dva argumenty, pre ktoré je vzdialenosť D funkciou. Ak má jeden z argumentov konštantnú hodnotu, potom na nájdenie vzdialenosti D stačí zmerať iba jednu hodnotu. Podľa toho, ktorá hodnota - φ alebo l - sa berie ako konštantná, sa rozlišujú diaľkomery s konštantným uhlom a diaľkomery s konštantnou základňou.
V diaľkomere s konštantným uhlom sa meria segment l a uhol φ je konštantný; nazýva sa to diastymometrický uhol.
V diaľkomeroch s konštantnou základňou sa meria uhol φ, ktorý sa nazýva paralaktický uhol; segment l má konštantnú známu dĺžku a nazýva sa báza.
4.1.2 Vláknový diaľkomer s konštantným uhlom
V zameriavacom kríži ďalekohľadu sú spravidla dva ďalšie horizontálne závity umiestnené na oboch stranách stredu zámerného kríža v rovnakých vzdialenostiach od neho; ide o diaľkomerné závity (obr. 7).
Nakreslíme dráhu lúčov prechádzajúcich závitmi diaľkomeru v Keplerovom tubuse s vonkajším zaostrovaním. Zariadenie je inštalované nad bodom A; v bode B je koľajnica inštalovaná kolmo na zameriavaciu čiaru potrubia. Musíte nájsť vzdialenosť medzi bodmi A a B.
Ryža. 7 - Závity diaľkomeru
Zostrojme dráhu lúča z bodov m a g závitov diaľkomeru. Lúče z bodov m a g, prebiehajúce rovnobežne s optickou osou, po refrakcii na šošovke objektívu pretnú túto os v prednom ohniskovom bode F a zasiahnu body M a G palice. Vzdialenosť z bodu A do bodu B sa bude rovnať:
D = l/2 * Ctg(φ/2) + FOB + d (4.1.2.1)
kde d je vzdialenosť od stredu šošovky k osi otáčania teodolitu;
f ob - ohnisková vzdialenosť šošovky;
l je dĺžka segmentu MG na koľajnici.
Označme (f asi + d) c a hodnotu 1/2*Ctg φ/2 C, potom
D = C*l + c. (4.1.2.2)
Konštanta C sa nazýva koeficient diaľkomeru. Od Dm"OF máme:
Ctg φ/2 = ОF/m"O; m"O= p/2 (4.1.2.3)
Ctg φ/2 = (fob*2)/p, (4.1.2.4)
kde p je vzdialenosť medzi závitmi diaľkomeru. Ďalej píšeme:
C = f ot/p. (4.1.2.5)
Koeficient diaľkomeru sa rovná pomeru ohniskovej vzdialenosti objektívu k vzdialenosti medzi závitmi diaľkomeru. Zvyčajne sa koeficient C rovná 100, potom Ctg φ/2 = 200 a φ = 34,38". Pri C = 100 a fob = 200 mm je vzdialenosť medzi závitmi 2 mm.
4.1.3 Meranie šikmej vzdialenosti pomocou závitového diaľkomeru
Pri meraní vzdialenosti AB nech má zameriavacia čiara rúry JK uhol sklonu ν a segment l sa meria pozdĺž tyče (obr. 8). Ak by bol personál inštalovaný kolmo na zornú líniu potrubia, potom by sa naklonená vzdialenosť rovnala:
D = 10 * C + c (4.1.3.1)
l 0 = l*Cos ν (4.1.3.2)
D = C*l*Cosν + c. (4.1.3.3)
Vodorovné umiestnenie priamky S určíme z Δ JKE:
S = D*Cosν (4.1.3.4)
S= C*l*Cos2ν + c*Cosν. (4.1.3.5)
ryža. 8 - Meranie šikmej vzdialenosti pomocou závitového diaľkomeru
Pre uľahčenie výpočtov berieme druhý člen rovný c*Cos2ν ; Pretože hodnota c je malá (asi 30 cm), takáto výmena nespôsobí výraznú chybu vo výpočtoch. Potom
S = (C * l + c) * Cos 2 v (4.1.3.6)
S = D"* Cos2ν (4.1.3.7)
Zvyčajne sa hodnota (C*l + c) nazýva vzdialenosť diaľkomeru. Označme rozdiel (D" - S) ΔD a nazvime ho korekcia na zmenšenie k horizontu, potom
S = D" – ΔD (4.1.3.8)
ΔD = D" * Sin 2 ν (4.1.3.9)
Uhol ν sa meria zvislým kruhom teodolitu; Okrem toho sa neberie do úvahy korekcia ΔD. Presnosť merania vzdialeností závitovým diaľkomerom sa zvyčajne odhaduje relatívnou chybou 1/100 až 1/300.
Okrem bežného vláknového diaľkomeru existujú duálne obrazové optické diaľkomery.
4.2 Konštrukčné vlastnosti a princíp fungovania
V pulznom svetelnom diaľkomere je zdrojom žiarenia najčastejšie laser, ktorého žiarenie sa tvorí vo forme krátkych impulzov. Na meranie pomaly sa meniacich vzdialeností sa používajú jednotlivé impulzy na rýchlo sa meniace vzdialenosti, používa sa pulzný režim žiarenia. Pevné lasery umožňujú frekvenciu opakovania pulzov žiarenia až 50-100 Hz, polovodičové lasery - až 104-105 Hz. Vytváranie krátkych pulzov žiarenia v pevnolátkových laseroch sa uskutočňuje mechanickými, elektro-optickými alebo akusticko-optickými uzávermi alebo ich kombináciou. Injekčné lasery sú riadené vstrekovacím prúdom.
Vo fázových diaľkomeroch sa ako zdroje svetla používajú žiarovky alebo plynové lampy, LED diódy a takmer všetky typy laserov. Optický diaľkomer s LED diódami poskytuje dosah až 2-5 km, s plynovými lasermi pri práci s optickými reflektormi na objekte - až 100 km a s difúznym odrazom od objektov - až 0,8 km; podobne aj Optický diaľkomer s polovodičovými lasermi poskytuje dosah 15 a 0,3 km. Vo fázových režimoch je žiarenie na nájdenie svetla modulované interferenciou, akusticko-optickými a elektro-optickými modulátormi. Mikrovlnné fázové optické diaľkomery používajú elektrooptické modulátory na dutinových a vlnovodných mikrovlnných štruktúrach.
V diaľkomeroch s pulzným svetlom sa fotodiódy zvyčajne používajú ako fotoprijímacie zariadenie vo fázových diaľkomeroch sa príjem fotografií vykonáva pomocou fotonásobičov. Citlivosť fotoprijímacej dráhy optického diaľkomeru možno zvýšiť o niekoľko rádov pomocou optickej heterodyny. Dosah takéhoto optického diaľkomeru je obmedzený koherentnou dĺžkou vysielacieho lasera a je možné registrovať pohyby a vibrácie predmetov až do vzdialenosti 0,2 km.
Meranie časových intervalov sa najčastejšie vykonáva metódou počítania impulzov.
5. Záver
Diaľkomer je najlepším zariadením na meranie vzdialenosti na veľké vzdialenosti. V súčasnosti sa laserové diaľkomery používajú v pozemných vojenských zariadeniach av letectve a námorníctve. Množstvo diaľkomerov bolo adoptovaných mnohými armádami po celom svete. Neodmysliteľnou súčasťou lovu sa stal aj diaľkomer, vďaka čomu je jedinečný a veľmi užitočný.
6. Bibliografia
1. Gerasimov F.Ya., Govorukhin A.M. Stručný topograficko-geodetický slovník-príručka, 1968;
Elementárny kurz optiky a diaľkomerov, Voenizdat, 1938, 136 s.
Vojenské opticko-mechanické prístroje, Oboronprom, 1940, 263 s.
4. Internetový obchod s optikou. Princíp činnosti laserového diaľkomeru. URL: http://www.optics4you.ru/article5.html
Elektronická verzia učebnice vo forme hypertextu
v disciplíne „Geodézia“. URL: http://cheapset.od.ua/4_3_2.htmlrangefinder Abstrakt >> Geológia
K a f + d = c, dostaneme D = K n + c, kde K je koeficient diaľkomer a c je konštanta diaľkomer. Ryža. 8.4. Niť diaľkomer: a) – sieť nití; b) – schéma určenia... úrovní. Zariadenie technické úrovne. Záležiac na zariadení, aplikované...