Применение лазеров в технологических процессах
чатель,
приемник и оптические элементы смонтированы в моноблоке, который имеет
шкалы точного отчета азимута и угла места цели. Питание дальномера
производится то батареи никелево-кадмиевых аккумуляторов напряжением 24в,
обеспечивающей 100 измерений дальности без подзарядки. В другом
артиллерийской дальномере, также принятом на вооружение армий, имеется
устройство для одновременного определения дальности до четырех целей,
лежащих на одной прямой, путем последовательного стробирования дистанций
200,600,1000, 2000 и 3000м.
Интересен шведский лазерный дальномер. Он предназначен для
использования в системах управления огнем бортовой корабельной и береговой
артиллерии. Конструкция дальномера отличается особой прочностью, что
позволяет применять его в сложенных условиях. Дальномер можно сопрягать при
необходимости с усилителем изображения или телевизионным визиром. Режим
работы дальномера предусматривает либо измерения через каждые 2с. в течение
20с. и с паузой между серией измерений в течение 20с. либо через каждые 4с.
в течение длительного времени. Цифровые индикаторы дальности работают
таким образом, что когда один из индикаторов выдает последнюю измеренную
дальность, и в памяти другого хранятся четыре предыдущие измерения
дистанции.
Весьма удачным лазерным дальномерам является LP-4. Он имеет в качестве
модулятора добротности оптико-механический затвор. Приемная часть
дальномера является одновременно визиром оператора. Диаметр входной
оптической системы составляет 70мм. Приемником служит портативный фотодиод,
чувствительность которого имеет максимальное значение на волне 1,06 мкм.
Счетчик снабжен схемой стробирования по дальности, действующей по установке
оператора от 200 до 3000м. В схеме оптического визира перед окуляром
помещен защитный фильтр для предохранения глаза оператора от воздействия
своего лазера при приеме отраженного импульса. Излучатель в приемник
смонтированы в одном корпусе. Угол места цели определяется в пределах + 25
градусов. Аккумулятор обеспечивает 150 измерений дальности без подзарядки,
его масса всего 1 кг. Дальномер прошел испытания и был закуплен в ряде
стран таких как - Канада, Швеция, Дания, Италия, Австралия. Кроме того,
министерство обороны Великобритании заключило контракт на поставку
английской армии модифицированного дальномера LP-4 массой в 4.4.кг.
Портативные лазерные дальномеры разработаны для пехотных
подразделений и передовых артиллерийской наблюдателей. Один из таких
дальномеров выполнен в виде бинокля. Источник излучения и приемник
смонтированы в общем корпусе, с монокулярным оптическим визиром
шестикратного увеличения, в поле зрения которого имеется световое табло из
светодиодов, хорошо различимых как ночью, так и днем. В лазере в качестве
источника излучения используется аллюминиево-иттриевый гранат, с
модулятором добротности на ниобате лития. Это обеспечивает пиковую мощность
в 1,5 Мвт. В приемной части используется сдвоенный лавинный фотодетектор с
широкополосным малошумящим усилителем, что позволяет детектировать короткие
импульсы с малой мощностью, составляющей всего 10-9 Вт. Ложные сигналы,
отраженные от близлежащих предметов, находящихся в стволе с целью,
исключается с помощью схемы стробирования по дальности. Источником питания
является малогабаритная аккумуляторная батарея, обеспечивающая 250
измерений без подзарядки. Электронные блоки дальномера выполнены на
интегральных и гибридных схемах, что позволило довести массу дальномера
вместе с источником питания до 2 кг.
Установка лазерных дальномеров на танки сразу заинтересовала
зарубежных разработчиков военного вооружения. Это объясняется тем, что на
танке можно ввести дальномер в систему управления огнем танка, чем повысить
его боевые качества. Для этого был разработан дальномер AN/VVS-1 для танка
М60А. Он не отличался по схеме от лазерного артиллерийского дальномера на
рубине, однако, помимо выдачи данных о дальности на цифровое табло в счетно-
решающее устройство системы управления огнем танка. При этом измерение
дальности может производится как наводчиком пушки так и командиром танка.
Режим работы дальномера - 15 измерений в минуту в течение одного часа.
Зарубежная печать сообщает, что более совершенный дальномер, разработанный
позднее, имеет пределы измерения дальности от 200 до 4700м. с точностью +
10 м, и счетно-решающее устройство, связанное с системой управления огнем
танка, где совместно с другими данными обрабатывается еще 9 видов данных о
боеприпасах. Это, по мнению разработчиков, дает возможность поражать цель с
первого выстрела. Система управления огнем танковой пушки имеет в качестве
дальномера аналог, рассмотренный ранее, но в нее входят еще семь
чувственных датчиков и оптический прицел. Название установки “Кобельда”. В
печати сообщается что она обеспечивает высокую вероятность поражения цели и
несмотря на сложность этой установки переключатель механизма баллистики в
положение, соответствующее выбранному типу выстрела, а затем нажать кнопку
лазерного дальномера. При ведении огня по подвижной цели наводчик
дополнительно опускает блокировочный переключатель управления огнем для
того, чтобы сигнал от датчика скорости поворота башни при слежении за целью
поступал за тахометром в вычислительное устройство, помогая вырабатывать
сигнал учреждения. Лазерный дальномер, входящий в систему “Кобельда”,
позволяет измерять дальность одновременно до двух целей, расположенных в
створе. Система отличается быстродействием, что позволяет произвести
выстрел в кратчайшее время.
Если для неподвижных целей вероятность поражения при использовании
лазерной системы по сравнению с вероятностью поражения при использовании
системы со стереодальномером не составляет большой разницы на дистанции
около 1000м, и ощущается лишь на дальности 1500м, и более, то для
движущихся целей выигрыш явный. Видно, что вероятность поражения движущейся
цели при использовании лазерной системы по сравнению с вероятностью
поражения при использовании системы со стереодальномером уже на дистанции
100м, повышается более чем в 3,5 раза, а на дальности 2000м., где система
со стереодальномером становиться практически неэффективной, лазерная
система обеспечивает вероятность поражения с первого выстрела около 0,3.
В армиях, помимо артиллерии и танков, лазерные дальномеры используются
в системах, где требуется в короткий промежуток времени определить
дальность с высокой точностью. Так, в печати сообщалось в разработана
автоматическая система сопровождения воздушных целей и измерения дальности
до них. Система позволяет производить точное измерение азимута, угла места
и дальности. Данные могут быть записаны на магнитную ленту и обработаны на
ЭВМ. Система имеет небольшие размеры и массу и размещается на подвижном
фургоне. В систему входит лазер, работающий в инфракрасном диапазоне.
Приемное устройство с инфракрасной телевизионной камерой, телевизионное
контрольное устройство, следящее зеркало с сервопроводом, цифровой
индикатор и записывающее устройство. Лазерное устройство на неодимовом
стекле работает в режиме модулированной добротности и излучает энергию на
волне 1,06 мкм. Мощность излучения составляет 1 Мвт в импульсе при
длительности 25нс и частоте следования импульсов 100 Гц. Расходимость
лазерного луча 10 мрад. В каналах сопровождения используются различные типы
фотодетекторов. В приемном устройстве используется кремниевый светодиод. В
канале сопровождения - решетка, состоящая из четырех фотодиодов, с помощью
которых вырабатывается сигнал рассогласования при смещении цели в сторону
от оси визирования по азимуту и углу места. Сигнал с каждого приемника
поступает на видеоусилитель с логарифмической характеристикой и
динамическим диапазоном 60 дБ. Минимальной пороговый сигнал при котором
система следит за целью составляет 5*10-8 Вт. Зеркало слежения за целью
приводится в движение по азимуту и углу места сервомоторами. Система
слежения позволяет определять местоположение воздушных целей на удалении до
19 км. при этом точность сопровождения целей, определяемая экспериментально
составляет 0,1 мрад. по азимуту и 0,2 мрад по углу места цели. Точность
измерения дальности + 15 см.
Лазерные дальномеры на рубине и неодимовом стекле обеспечивают
измерение расстояния до неподвижной или медленно перемещающихся объектов,
поскольку частота следования импульсов небольшая. Не более одного герца.
Если нужно измерять небольшие расстояния, но с большей частотой циклов
измерений, то используют фазовые дальномеры с излучателем на
полупроводниковых лазерах. В них в качестве источника применяется, как
правило, арсенид галлия. Вот характеристика одного из дальномеров:
выходная мощность 6,5 Вт в импульсе, длительность которого равна 0,2 мкс, а
частота следования импульсов 20 кГц. Расходимость луча лазера составляет
350*160 мрад т.е. напоминает лепесток. При необходимости угловая
расходимость луча может быть уменьшена до 2 мрад. Приемное устройство
состоит из оптической системы, а фокальной плоскости которой расположена
диафрагма, ограничивающая поле зрения приемника в нужном размере.
Коллимация выполняется короткофокусной линзой, расположенной за диафрагмой.
Рабочая длина волны составляет 0,902 мкм, а дальность действия от 0 до
400м. В печа
| |  скачать работу |
Применение лазеров в технологических процессах |
