ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ ДО ПРОТЯЖЕННОГО ИСТОЧНИКА ИЗЛУЧЕНИЯ

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в пассивной радиолокации для измерения дальности до протяженного источника излучения.
Известны устройства для измерения координат источника излучения,. (Свидетельство на полезную модель по заявке №2000108153. от 05.04.2000 г, Патент Российской Федерации №2095756, G 01 Р 3/32, 1992 г.) содержащие последовательно установленные оптическую систему, фотоэлектрический преобразователь, устройство формирования контурного изображения, вычислительное устройство с блоком памяти и индикаторное устройство. Недостатком этих устройств является невозможность измерения при неподвижном измерительном устройстве из-за невозможности получения изображений источника излучения с неизвестным размером на различных расстояниях.
Наиболее близкое по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство (Патент Российской Федерации №2095756, G 01 Р 3/32, 1992), предназначенное для определения расстояния до объектов с неизвестным размером при помощи оптического прибора. Устройство содержит последовательно соединенные оптическую систему, фотоэлектрический преобразователь, устройство формирования контурного изображения, вычислительное устройство с блоком памяти ко второму входу которого подключен счетчик пройденного пути, и индикаторное устройство. Устройство осуществляет автоматическое измерение расстояния до объектов, находящихся по ходу движения измерителя. Телевизионный сигнал с выхода фотоэлектрического преобразователя поступает на вход блока устройства формирования контурного изображения, откуда в память вычислительного устройства которое определяет размеры контурного изображения объекта на двух кадрах телевизионного изображения и на основании данных о пройденном пути вычисляет расстояние до объекта по формуле
0
где N - размер изображения до перемещения, N - размер изображения после перемещения, S - расстояние, на которое переместился оптический прибор.
Недостатком данного устройства являются его ограниченные
функциональные возможности. Для осуществления измерений необходимо перемещать устройство по направлению к неподвижному объекту (или от него), что не всегда оказывается возможным на практике. Кроме того, если устройство неподвижно, его конструкция не позволяет измерить расстояние до объекта.
Задачей данной полезной модели является измерение дальности до объекта, линейные размеры которого заранее неизвестны при неподвижном измерительном устройстве.
Для решения поставленной задачи в известное оптическое устройство для измерения дальности до протяженного источника излучения содержащее последовательно соединенные оптическую систему, фотоэлектрический преобразователь, устройство формирования контурного изображения, вычислительное устройство с блоком памяти и индикаторное устройство, причем оптическая система и фотоэлектрический преобразователь соединены оптически, введены последовательно соединенные устройство перемещения линзы подключенное к выходу устройства формирования контурного изображения и датчик перемещения, соединенный со входом вычислительного устройства с блоком памяти, при этом оптическая система выполнена в виде линзы с двумя фокусными расстояниями, а оптическая система соединена с устройством перемещения линзы механически.
Дальность до объекта определяется следующим образом.
1
1
1
1
Пусть объект, до которого необходимо измерить дальность находится в точке О′ (фиг.2) и его размеры равны d, и представляет собой светящуюся (переизлучающую) линию (сечение плоскости по одной координате). Тогда в положении 1 оптическая система расположенная в точке О на расстоянии OO′=R от источника излучения сформирует резкое изображение с помощью линзы, с фокусным расстоянием f, края источника излучения, на расстоянии r от оси OO′ и на расстоянии d в перпендикулярном направлении. Тогда расстояние R будет связано с переменными r, d, d соотношением
2
2
2
Второе измерение тех же параметров осуществляется при перемещении линзы с двумя различными фокусными расстояниями из точки 1 в точку 2 на расстояние ΔR, при котором обеспечивается резкое изображение от линзы с фокусным расстоянием f. Тогда в положении 2 сформируется резкое изображение источника излучения с помощью линзы, с фокусным расстоянием f, края источника излучения, на расстоянии r от
2
2
2
оси OO′ и на расстоянии dв перпендикулярном направлении. Тогда расстояние R будет связано с переменными r, d, d и ΔR соотношением
1
2
1
2
Здесь d и d - размеры изображения объекта, сфокусированные на одну плоскость от эквивалентных линз с фокусным расстоянием f и f соответственно. Тогда на основании (2) и (3) справедливо
На фигуре 1 представлена структурная схема оптического устройства измерения дальности до протяженного источника излучения. На фигуре 2 изображена схема получения изображения протяженного источника излучения с помощью двухфокусной линзы и определения дальности до протяженного источника излучения.
Заявляемое устройство содержит последовательно соединенные оптическую систему - 1, фотоэлектрический преобразователь - 2, устройство формирования контурного изображения - 3, выход которого подключен к устройству перемещения линзы - 4, вычислительное устройство с блоком памяти - 5 ко второму входу которого присоединен датчик перемещения - 6, и индикаторное устройство - 7, причем оптическая система - 1 и фотоэлектрический преобразователь - 2 соединены оптически. Вычислительное устройство с памятью - 5 может быть выполнено в виде микроЭВМ. Оптическая система - 1 выполнена в виде линзы с двумя фокусными расстояниями, устройство формирования контурного изображения - 3 выполнена в виде дифференцирующего устройства.
1
1
1
1
1
Устройство работает следующим образом (Фиг.1, фиг.2). При формировании резкого изображения двухфокусной линзой оптической системы - 1 с фокусным расстоянием f, сигнал с выхода фотоэлектрического преобразователя - 2, поступает на устройство формирования контурного изображения - 3. С выхода устройство формирования контурного изображения - 3 сигнал, пропорциональный d поступает в вычислительное устройство - 5. Также в вычислительное устройство поступает сигнал с датчика перемещения линзы с двумя фокусными расстояниями - 4, пропорциональный r. И параметры d и r заносятся в память вычислительного устройства - 5 и включается устройство перемещения линзы с двумя фокусными расстояниями - 4. Получив резкое изображение двухфокусной линзой оптической системы -
2
2
2
1, с фокусным расстоянием f, сигнал с устройства формирования контурного изображения - 3 и датчика перемещения линзы с двумя фокусными расстояниями - 6, пропорциональные d и r поступают в вычислительное устройство - 5, в котором происходит обработка полученных параметров в соответствии с формулой (4) с целью определения дальности до протяженного источника излучения, а индикаторное устройство - 7.отображает дальность до объекта.
Предлагаемое устройство позволяет в автоматическом режиме измерить дальность до источника излучения без использования зондирующего сигнала по собственному излучению объекта.
Таким образом, применение предлагаемого устройства для измерения дальности позволяет определить дальность до объекта при отсутствии априорной информации о его размерах при покоящемся измерительном устройстве.