Пристрій для виміру дальності до об’єктів “лазерний далекомір лд-3ф”

Пристрій для виміру дальності до об'єктів, що включає корпус, випромінювач, телескоп, фотоприймач, накопичувальний конденсатор, який відрізняється тим, що випромінювач виконаний на активному елементі з калій-гадолінієвого вольфрамату з лампою накачки, оснащеної відбивачем, і із кристалічним пасивним лазерним затвором; активний елемент і пасивний затвор розміщені в резонаторі, утвореному системою із двох паралельних дзеркал, вихідного і глухого, які являють собою скляні пластини з багатошаровим діелектричним покриттям, що відбиває, причому вихідне U 2 (19) 1 3 Ознаками найближчого аналога, що збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, є наявність у пристрої для виміру дальності до об'єктів корпуса, випромінювача, телескопа, фотоприймача, накопичувального конденсатора. Технічним результатом корисної моделі є підвищення ефективності системи керування вогнем за рахунок можливості збільшення виміру дальності до об'єктів при незмінній метеорологічній дальності бачення, зниження масогабаритних характеристик, збільшення гарантійного наробітку на відмову. Причинами, що перешкоджають отриманню зазначеного технічного результату при використанні найближчого аналога, є такі його недоліки. Функціональна схема найближчого аналога не забезпечує вимір дальності до об'єкту до 10000 м при метеорологічній дальності бачення 10 км, застосовувана елементна база й деталі силової оптики випромінювача мають малий гарантійний ресурс наробітку на відмову - протягом 500 годин або 14000 випромінювань. Пристрій за аналогом має значні габарити і масу. В основу корисної моделі поставлена технічна задача вдосконалення конструкції пристрою для виміру дальності до об'єктів за рахунок зниження маси й габаритних розмірів і забезпечення збільшення виміру дальності до цілі при незмінній метеорологічній дальності бачення зі збільшенням гарантійного ресурсу наробітку на відмову. Поставлена технічна задача вирішується тим, що в пристрої для виміру дальності до об'єктів, який включає корпус, випромінювач, телескоп, фотоприймач, накопичувальний конденсатор, згідно корисній моделі випромінювач виконаний побудованим на активному елементі з калійгадолінієвого вольфрамату з лампою накачки, постаченої відбивачем, і із кристалічним пасивним лазерним затвором; активний елемент і пасивний затвор розміщені в резонаторі, утвореному системою із двох паралельних дзеркал, вихідного і глухого, які являють собою скляні пластини з багатошаровим діелектричним покриттям, що відбиває, причому, вихідне дзеркало, що виводить випромінювання з резонатора, виконане частково прозорим, кристалічний пасивний лазерний затвор розташований перед глухим дзеркалом; випромінювач виконаний з можливістю виконати випромінювання з періодом повторення імпульсів випромінювання 0,9-1,1 с протягом 2,9-3,1 с; відбивач виготовлений з молочного скла з нанесенням на поверхнях, що відбивають, дифузійного покриття; як фотоприймач використаний кремнієвий фотоприймач на основі прір-лавинних фотодіодів, що містить попередній підсилювач із елементами автоматичного регулювання посилення, схему підтримки робочої точки, елемент системи термостабілізації, граничний вузол, стабілізатор низьковольтного живлення, фільтри живлячих напруг, який виконаний з можливістю забезпечення виміру дальності до об'єкту до 10000 м при метеорологічній дальності бачення, рівній 10±0,5 км; накопичувальний конденсатор виконаний у вигляді блоку конденсаторів, пристрій додатково містить оптичний блок з об'єктивом, освітлювач, плату 57533 4 автоматики, плату живлення випромінювача, імпульсний трансформатор, світлопровід. Між сукупністю суттєвих ознак корисної моделі й технічним результатом, що досягається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок. Введення в пристрій для виміру дальності до об'єктів "ЛАЗЕРНИЙ ДАЛЕКОМІР ЛД-ЗФ" малогабаритного випромінювача, кремнієвого фотоприймача на основі прір-лавинних фотодіодів, оптичного блоку з об'єктивом, освітлювача, плат автоматики й живлення випромінювача, імпульсного трансформатора й блоку конденсаторів, світлопроводу дозволить вимірювати дальність до об'єкту до 10000 м при метеорологічній дальності бачення, рівній 10 км, знизити масогабаритні характеристики, збільшити гарантійний наробіток на відмову для підвищення ефективності систем керування вогнем легкоброньованої техніки, знизити масу з 9 кг до 3 кг за рахунок зниження габаритів пристрою. Зниження габаритних розмірів з 430x171x175 мм до 255x110x170 мм досягається застосуванням у корисній моделі малогабаритного випромінювача з габаритними розмірами 118x27x35 мм, замість 267х87х39мм, застосуванням двох електронних вузлів замість чотирьох. Збільшення гарантійного наробітку на відмову з 14000 випромінювань до 30000 випромінювань досягається за рахунок застосування у випромінювачі силової оптики, виготовленої із кристала калій-гадолінієвого вольфрамату, замість скла ГЛС-32, використовуваного в найближчому аналогу, застосуванням у випромінювачі пасивного кристалічного лазерного затвора замість застосовуваного в найближчому аналогу оптико-механічного затвора, що має ресурс роботи 500 годин. Дія випромінювача заснована на посиленні світла за допомогою змушеного випромінювання. Порушення (збудження) атомів активного елемента випромінювача викликається світловим випромінюванням лампи накачки. Лампа накачки випромінювача - пряма імпульсна лампа з розрядним проміжком 35 мм. Активний елемент випромінювача виконаний у вигляді циліндричного стрижня 4 мм і довжиною 50 мм із плоскопаралельними проясненими торцями. Кристалічний пасивний лазерний затвор випромінювача забезпечує одержання коротких і потужних світлових імпульсів. Запасена енергія випромінюється у вигляді потужного імпульсу тривалістю 5-Ю не. Відбивач лампи накачки забезпечує концентрацію світлового випромінювання лампи накачки на активному елементі. Телескоп служить для зменшення кутової розбіжності випромінювання і являє собою систему Галілея зі збільшенням 0,16х. Фотоприймач, наприклад, ФУО-119 служить для прийому й посилення відбитого від об'єкта випромінювання й перетворення його в цифрову форму. Блок конденсаторів служить для накопичування енергії й забезпечення підпалу імпульсної лампи накачки випромінювача. Світлопровід, що представляє собою світловолоконний джгут, служить для передачі світлового імпульсу з випромінювача на фотоприйомний пристрій. Плата автоматики служить для керування командами електронних вузлів, формування імпульсів "Старт" і "Стоп" та вироблення вторинних 5 напруг живлення електронних компонентів. Схема плати автоматики виконана на основі сучасного AVR- мікроконтролера фірми ATMEL (США). Схема реалізована на основі мікросхем КМОН-логіки (комплементарної логіки на транзисторах метал-оксид-напівпровідник). У схему плати автоматики включений стабілізатор напруги для забезпечення роботи вузлів пристрою від бортової мережі легкоброньованої техніки. Плата живлення випромінювача служить для заряду блоку накопичувальних конденсаторів. Імпульсний трансформатор служить для формування імпульсу "Підпал" розрядного проміжку імпульсної лампи накачки випромінювача. Об'єктив з оптичним блоком, що є одночасно частиною візирного й прийомного каналів, служить для наведення прицільної марки на вимірюваний об'єкт і прийому відбитого від об'єкта випромінювання. У вимірник оптико-електронного модуля за допомогою коаксіального кабелю, наприклад, РК-50 передаються дані про обмірювану дальність до об'єкта. В обчислювачі оптикоелектронного модуля часовий інтервал між імпульсами "Старт" і "Стоп" використовується в розрахунках для визначення дальності до об'єкта. Панель керування пристроєм конструктивно сполучена з оптико-електронним модулем. Освітлювач, зібраний на червоному супер яскравому світлодіоді служить для підсвічування прицільної марки, наведеної на об'єкт при проведенні юстировки прийомного й передавального каналів пристрою. Корисна модель пояснюється конкретним прикладом її виконання й проілюстрована графічним матеріалом, де на фіг. 1 зображений загальний вид пристрою для виміру дальності до об'єктів "ЛАЗЕРНИЙ ДАЛЕКОМІР ЛД-ЗФ", на фіг 2. - блок схема пристрою. Пристрій для виміру дальності до об'єктів "ЛАЗЕРНИЙ ДАЛЕКОМІР ЛД-ЗФ" містить корпус 1, об'єктив 2 оптичного блоку 3, освітлювач 4, телескоп 5, випромінювач 6, фотоприймач 7, плату автоматики 8, плату живлення 9 випромінювача 6, імпульсний трансформатор 10, блок конденсаторів 11, світлопровід 12, оптико-електронний модуль 13 з вимірником 14, обчислювачем 15, монітором 16, джерелом живлення від бортової мережі 17. Об'єкт, до якого вимірюють дальність, позначений позицією 18. Пристрій для виміру дальності до об'єктів "ЛАЗЕРНИЙ ДАЛЕКОМІР ЛД-ЗФ" працює в такий спосіб. Функціональні вузли пристрою взаємодіють через плату автоматики 8, що видає на них команди керування й вторинні напруги живлення при включенні тумблера ВКЛ і натисканні кнопки ВИ 57533 6 МІР на оптико-електронному модулі 13. При включенні пристрою для виміру дальності до об'єктів "ЛАЗЕРНИЙ ДАЛЕКОМІР ЛД-ЗФ" напруга живлення надходить на плату автоматики 8 і плату живлення випромінювача 9, що змонтована на прямокутній вибірці дна (на фігурах не позначена) корпуса 1. Плата автоматики 8 подає команду на плату живлення випромінювача 9 для заряду блоку конденсаторів 11. По закінченні заряду блоку конденсаторів 11 плата 9 переходить у режим автоматичної підтримки напруги накачки. При натисканні на кнопку ВИМІР плата автоматики 8 перемикається на формування напруги зсуву фотоприймача 7 (на 20-35 мс) і зарядки блоку конденсаторів 11, змонтованого на прямокутній вибірці дна (на фігурах не позначена) корпуса 1. Одночасно плата автоматики 8 включає живлення фотоприймача 7, наприклад, ФУО-119. За 0,5-1,5 мс до включення живлення фотоприймача 7 плата автоматики 8 формує команди на включення підпалу лампи накачки (на фігурах не позначена) випромінювача 6 і скидання фотоприймача 7. Плата автоматики 9, у свою чергу, формує через імпульсний трансформатор 10 високовольтний імпульс, що іонізує розрядний проміжок лампи накачки (на фігурах не позначена) випромінювача 6, і викликає тим самим розряд блоку конденсаторів 11 через лампу накачки й активний елемент (на фігурах не позначені) випромінювача 6 спалахом високоінтенсивного світла. Через 50-70 мкс після підпалу лампи накачки (на фігурах не позначена) випромінювач 6 формує зондувальний імпульс, що через телескоп 5 випромінюється в напрямку об'єкта 18. Цей імпульс через світлопровід 12 реєструється фотоприймачем 7, формується по амплітуді й надходить на плату автоматики 8 (імпульс "Старт"). Відбитий від об'єкта 18 імпульс надходить через об'єктив 2 оптичного блоку 3 на фотоприймач 7, формується по амплітуді й також надходить на плату автоматики 8 (імпульс "Стоп"). Плата автоматики 8 виконує формування імпульсів по тривалості 400-600 не, поєднує їх у сигнал "Старт-Стоп" і видає на обчислювач 15 оптико-електронного модуля 13. За даними вимірів вимірником 14 оптико-електронного модуля 13 визначається дальність до об'єкта 18: D = (с х t)/2, де D - дальність до об'єкта 18, м; с - швидкість світла, t -обмірюваний часовий інтервал, с. Результати вимірів передаються в оптикоелектронний модуль 13, на моніторі 16 якого відображається обмірювана дальність у метрах. Для проведення чергового виміру, але не раніше, ніж через 1 с, необхідно знову нажати кнопку ВИМІР 7 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 57533 8 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601