ИМИТАТОР ДИСТАНЦИЙ ДЛЯ ЛАЗЕРНОГО ДАЛЬНОМЕРА

Полезная модель относится к области контрольно-измерительной техники, более конкретно - к устройствам для контроля параметров лазерных дальномеров прицелов объектов бронетанковой техники, используемым преимущественно в полевых условиях при контроле их технического состояния.
Известен имитатор дистанций для лазерного дальномера [1], содержащий расположенные последовательно приемный оптический модуль, включающий оптически связанные ослабитель лазерного излучения, первый объектив и первый световод, волоконно-оптическую линию задержки (ВОЛЗ) оптического сигнала и передающий оптический модуль, включающий второй световод и второй объектив, при этом выходной торец второго световода расположен на оптической оси второго объектива в его передней фокальной плоскости, а оси приемного и передающего оптических модулей параллельны между собой. ВОЛЗ в известном устройстве выполнена в виде волоконно-оптического световода и специфического светоделительного устройства, оптически связанного с приемным и передающим оптическими модулями с одной стороны и с входом и выходом волоконно-оптического световода с другой стороны. Такая система обеспечивает обратно-круговой ход лучей, входящих в нее со стороны передающего канала лазерного дальномера. При подаче на вход ВОЛЗ импульса лазерной энергии на ее выходе образуется множество следующих друг за другом через равные промежутки времени импульсов лазерной энергии разной интенсивности. Интенсивность импульсов убывает в соответствии с фиксированным коэффициентом ослабления ВОЛЗ, а временные промежутки между импульсами и соответственно имитируемые расстояния до объектов кратны фиксированной величине, зависящей от длины волоконно-оптического световода.
Основными недостатками этого имитатора дистанций для лазерного дальномера являются сложность конструкции, обусловленная использованием сложных светоделительных или призменных элементов в составе ВОЛЗ для формирования пучков лучей различной интенсивности, невысокая точность контроля энергетических параметров лазерного дальномера, обусловленная фиксированным, а не регулируемым, делением энергии подаваемого в приемный канал контролируемого лазерного дальномера излучения и невозможностью настройки требуемых уровней энергии рабочих световых пучков, соответствующих каждой имитируемой дальности, ограниченные функциональные возможности, обусловленные невозможностью контроля параллельности передающего и приемного каналов лазерного дальномера, а также невысокие эксплуатационные характеристики.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства, повышение точности контроля энергетических параметров лазерного дальномера, расширение его функциональных возможностей и повышение эксплуатационных характеристик.
Для выполнения этой задачи в имитаторе дистанций для лазерного дальномера, содержащем расположенные последовательно приемный оптический модуль, включающий оптически связанные первый ослабитель лазерного излучения, первый объектив и первый световод, ВОЛЗ оптического сигнала и передающий оптический модуль, включающий второй световод и второй объектив, при этом выходной торец второго световода расположен на оптической оси второго объектива в его передней фокальной плоскости, а оси приемного и передающего оптических модулей параллельны между собой, приемный оптический модуль дополнительно содержит прозрачную диафрагму, расположенную в фокальной плоскости приемного объектива, и рассеиватель лазерного излучения, расположенный между прозрачной диафрагмой и первым световодом, ВОЛЗ включает, по меньшей мере, два волоконно-оптических канала, имеющие различную нормированную оптическую длину и включающие устройства плавной регулировки коэффициента пропускания лазерного излучения. ВОЛЗ может дополнительно содержать устройство дискретного фиксированного изменения коэффициента пропускания, введенное хотя бы в один волоконно-оптический канал. Последнее может быть выполнено в виде оптической системы, встроенной в разрыв оптического волокна, включающей, по меньшей мере, две положительные линзы, обеспечивающие взаимное оптическое сопряжение торцов разорванного оптического волокна с параллельным ходом лучей света между ними, между которыми размещен второй ослабитель, установленный с возможностью вывода из хода лучей света. Второй ослабитель может быть выполнен в виде светофильтра. Устройства плавной регулировки коэффициента пропускания лазерного излучения могут быть выполнены в виде регулируемого волоконно-оптического аттенюатора. Для возможности наблюдения выходного торца второго световода в визирный канал контролируемого лазерного дальномера может быть введена система подсветки выходного торца второго световода, выполненная в виде светодиода видимого света и оптического сумматора, встроенного в разрыв второго световода, имеющего волоконный вход для оптической связи со светодиодом.
Выполнение ВОЛЗ, по меньшей мере, из двух волоконно-оптических каналов, имеющих различную нормированную оптическую длину, включающих устройства плавной регулировки коэффициента пропускания лазерного излучения, выполненных в виде регулируемого волоконно-оптического аттенюатора, а также введение хотя бы в один из волоконно-оптических каналов дополнительного устройства дискретного фиксированного изменения коэффициента пропускания, выполненного в виде оптической системы, встроенной в разрыв оптического волокна, включающей, по меньшей мере, две положительные линзы, обеспечивающие взаимное оптическое сопряжение торцов разорванного оптического волокна с параллельным ходом лучей света между ними, между которыми размещен второй ослабитель, упрощает конструкцию имитатора дистанций для лазерного дальномера, так как исключает использование в составе ВОЛЗ для формирования пучков лучей разной интенсивности сложных светоделительных или призменных элементов, к которым предъявляются высокие требования к изготовлению, необходимость трудоемкой юстировки, использование механических переключателей, снижающих надежность имитатора дистанций для лазерного дальномера в процессе эксплуатации. Вместе с этим применение сложных светоделительных или призменных элементов увеличивает массо-габаритные параметры имитатора дистанций для лазерного дальномера, что особенно нежелательно при проектировании устройств для контроля параметров лазерных дальномеров в полевых условиях.
Введение между прозрачной диафрагмой и первым световодом рассеивателя лазерного излучения, выполнение ВОЛЗ, по меньшей мере, из двух волоконно-оптических каналов, имеющих различную нормированную оптическую длину, включающих устройства плавной регулировки коэффициента пропускания лазерного излучения, выполненных в виде регулируемого волоконно-оптического аттенюатора, и устройство дискретного фиксированного изменения коэффициента пропускания, выполненного в виде оптической системы, встроенной в разрыв оптического волокна, включающей, по меньшей мере, две положительные линзы, обеспечивающие взаимное оптическое сопряжение торцов разорванного оптического волокна с параллельным ходом лучей света между ними, между которыми размещен второй ослабитель, выполненный в виде светофильтра и установленный с возможностью вывода из хода лучей света, повышает точность контроля энергетических параметров лазерного дальномера, так как позволяет регулировать деление энергии пучков лучей, попадающих после прохождения каналов ВОЛЗ в приемный канал контролируемого лазерного дальномера, а также позволяет с высокой точностью проводить настройку требуемых уровней энергии световых пучков в каждом из каналов ВОЛЗ, обеспечивает возможность приведения уровня энергии сигнала, возвращающегося в приемный канал дальномера, до уровня сигнала от цели, находящейся в реальных условиях на заданном расстоянии.
Введение в приемный оптический модуль прозрачной диафрагмы установленной в фокальной плоскости первого объектива, а также системы подсветки выходного торца второго световода, выполненной в виде светодиода видимого света и оптического сумматора, встроенного в разрыв второго световода, имеющего волоконный вход для оптической связи со светодиодом расширяет функциональные возможности имитатора дистанций для лазерного дальномера и повышает его эксплуатационные характеристики, так как обеспечивает возможность контроля не только энергетических параметров, но и параллельности визирного, приемного и передающего каналов лазерного дальномера, повышает точность, достоверность выполнения проверок лазерного дальномера в течение всего срока эксплуатации имитатора дистанций.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена принципиальная схема имитатора дистанций для лазерного дальномера, на фиг.2 - принципиальная схема приемного оптического модуля, на фиг.3 - принципиальная схема передающего оптического модуля с системой подсветки выходного торца второго световода.
Имитатор дистанций для лазерного дальномера состоит из установленных последовательно приемного оптического модуля 1 (фиг.1) ВОЛЗ 2 и передающего оптического модуля 3.
На фиг.1 также условно показан контролируемый лазерный дальномер 4, а также ось его канала излучения I, совпадающая с осью выходящего импульса лазерного излучения 5, и ось приемного канала II, совпадающая с осью его визирного канала и осью входящего, задержанного после прохождения имитатора дистанций для лазерного дальномера, импульса лазерного излучения 6.
Приемный оптический модуль 1 (фиг.2) включает оптически связанные ослабитель лазерного излучения 7, первый объектив 8, прозрачную диафрагму 9, рассеиватель лазерного излучения 10 и первый световод 11.
Первый ослабитель лазерного излучения 7 в конкретном исполнении представляет собой светофильтр, установленный под углом к оптической оси первого объектива 8, что обеспечивает как ослабление падающего на первый объектив 8 пучка излучения контролируемого лазерного дальномера 4 (фиг.1) так и исключает попадание бликов, отраженных от поверхности светофильтра, в контролируемый лазерный дальномер 4.
Прозрачная диафрагма 9 (фиг.2) установлена в фокальной плоскости первого объектива 8 и в конкретном исполнении представляет собой стеклянную пластину с непрозрачным покрытием на одном из ее поверхностей, имеющей прозрачное отверстие в его центральной зоне.
Рассеиватель лазерного излучения 10 (фиг.2) выполнен в виде молочного стекла, обеспечивает формирование излучения равномерной плотности в плоскости торца первого световода 11.
ВОЛЗ 2 (фиг.1) имеет, по меньшей мере, два волоконно-оптических канала, имеющие различную нормированную оптическую длину. В конкретном исполнении ВОЛЗ 2 включает два волоконно-оптических канала. В состав первого волоконно-оптического канала входят общие для двух каналов катушка 12 с оптическим волокном и разветвитель оптический 13, а также устройство плавной регулировки коэффициента пропускания 14 и общий для двух каналов оптический сумматор 15.
В состав второго волоконно-оптического канала входит катушка 12 с оптическим волокном, разветвитель оптический 13, катушка 16 с оптическим волокном, устройство плавной регулировки коэффициента пропускания 17, устройство дискретного фиксированного изменения коэффициента пропускания 18 и оптический сумматор 15.
В качестве устройств плавной регулировки коэффициента пропускания лазерного излучения 14 и 17 используются регулируемые волоконно-оптические аттенюаторы.
Устройство дискретного фиксированного изменения коэффициента пропускания выполнено в конкретном исполнении в виде двух положительных линз 19, 20, встроенных в разрыв оптического волокна, обеспечивающих взаимное оптическое сопряжение торцов разорванного оптического волокна с параллельным ходом лучей света между ними. Между положительными линзами 19, 20 размещен второй ослабитель 21, установленный с возможностью вывода из хода лучей пучка излучения лазера. В качестве ослабителя в конкретном исполнении используется светофильтр.
1
1
Длина оптического волокна катушки 12 должна быть такой, чтобы оптический путь пучка излучения лазерного дальномера 4 в этом волокне был равен двойному расстоянию до цели, установленной на расстоянии D. В этом случае время прохождения импульсом лазерного излучения 5 первого волоконно-оптического канала равно времени задержки импульса лазерного излучения 6, поступающего в приемный канал дальномера 4 после отражения от цели, находящейся на расстоянии D, относительно выходящего импульса лазерного излучения 5.
2
2
Суммарная длина оптического волокна катушки 12 и катушки 16 должна быть такой, чтобы оптический путь пучка излучения лазерного дальномера 4 в этом волокне был равен двойному расстоянию до цели, установленной на расстоянии D. В этом случае время прохождения импульсом лазерного излучения 5 второго волоконно-оптического канала равно времени задержки импульса лазерного излучения 6, поступающего в приемный канал дальномера 4 после отражения от цели, находящейся на расстоянии D, относительно выходящего импульса лазерного излучения 5.
1
2
1
2
Коэффициенты пропускания k и k каждого из устройств плавной регулировки коэффициента пропускания 14 и 17 выбираются такими, чтобы ослабление пучка лазерного излучения после прохождения первого и второго волоконно-оптических каналов при выведенном из хода лучей втором ослабителе 21 соответствовало ослаблению атмосферы при прохождении расстояний до целей D и D соответственно.
3
3
Коэффициент пропускания k устройства дискретного фиксированного изменения коэффициента пропускания 18 при введенном втором ослабителе 21 выбирается таким, чтобы ослабление пучка лазерного излучения после прохождения второго волоконно-оптического канала соответствовало ослаблению атмосферы при прохождении дистанций до целей D.
Передающий оптический модуль 3 (фиг.3) включает второй световод 22 и второй объектив 23. Выходной торец второго световода 22 расположен на оптической оси второго объектива 23 в его передней фокальной плоскости. Оси приемного 1 (фиг.1) и передающего 3 оптических модулей параллельны.
Оптический сумматор 15 (фиг.3), являющийся частью ВОЛЗ, встроен в разрыв второго световода 22, имеет волоконный вход для оптической связи со светодиодом видимого света 24. Излучение светодиода 24 посредством оптического сумматора 15 вводится в оптическое волокно 22, обеспечивая подсветку торца второго световода 22 видимым излучением.
Работает имитатор дистанций для лазерного дальномера следующим образом.
Заявляемый имитатор дистанций для лазерного дальномера закрепляют на выходе контролируемого дальномера 4 (фиг.1) в кронштейне (на чертеже не показан), обеспечивающем размещение визирного канала II напротив передающего оптического модуля 3, а канала I излучения дальномера - напротив приемного оптическо модуля 1.
С помощью специальных контрольно-измерительных устройств и котировочных подвижек (в данной заявке не рассматриваются) добиваются параллельности приемного и передающего оптических модулей имитатора целей лазерного дальномера.
С помощью котировочных подвижек кронштейна добиваются совмещения вершины прицельной марки визирного канала II контролируемого лазерного дальномера 4 с центром изображения светящегося торца второго световода 22, выставляя тем самым оси рабочих каналов контролируемого дальномера 4 параллельно осям приемного 1 и передающего 3 оптических модулей имитатора дистанций для лазерного дальномера.
Включают лазер контролируемого дальномера 4. Пучок излучения лазерного дальномера 4 проходит через первый ослабитель лазерного излучения 7 (фиг.2) и падает на первый объектив 8. Фокусированный первым объективом 8 пучок лазерного излучения проходит через прозрачную диафрагму 9, рассеиватель лазерного излучения 10 и падает на торец первого световода 11, проходит оптическое волокно катушки 12 (фиг.1) и разветвителем 13, установленным на выходе оптического волокна катушки 12, делится на два пучка. Первый пучок проходит устройство плавной регулировки коэффициента пропускания 14, оптический сумматор 15 и поступает во второй световод 22, проходит объектив 23 (фиг.3) передающего оптического модуля 3 и попадает в приемный канал II (фиг.1) контролируемого дальномера 4.
Второй пучок лазерного излучения проходит оптическое волокно катушки 16, устройство плавной регулировки коэффициента пропускания 17, линзы 19, 20 устройства дискретного фиксированного изменения коэффициента пропускания 18, оптический сумматор 15 и поступает во второй световод 22 (фиг.3) проходит объектив 23 передающего оптического модуля 3 и также попадает в приемный канал II (фиг.1) контролируемого дальномера 4. Таким образом, на вход приемного канала II контролируемого дальномера 4 поступают два пучка, соответствующие по временным и энергетическим характеристикам пучкам, поступающим в этот канал после отражения от целей, расположенных в реальных условиях соответственно на расстояниях D1 и D2 от контролируемого лазерного дальномера 4.
3
1
2
При введении между положительными линзами 19, 20 второго ослабителя 21 на выход приемного канала контролируемого дальномера 4 поступает пучок, соответствующий по временным характеристикам отраженному от цели, расположенной на расстояниях D2, и ослабленный до уровня сигнала от цели, расположенной на расстоянии D, что позволяет проводить проверку работоспособности лазерного дальномера 4 при измерении в реальных условиях расстояний до целей, намного превышающих D и D.
Таким образом, новое устройство для контроля лазерного дальномера обеспечивает упрощение конструкции устройства, повышение точности контроля лазерного дальномера, расширение его функциональных возможностей и повышение эксплуатационных характеристик.
Использованные источники информации:
1. Патент Великобритании №2141891 А, МПК G01S 17/10, 1985 г (прототип).