1. ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ЛАЗЕРНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ (ЛИУ)
В основе работы лазерного измерительного устройства лежит метод активного обнаружения и определения координат объекта. Сущность его заключается в том, что в процессе работы передающая система ЛИУ излучает направленные электромагнитные колебания, которые при отражении от объекта становятся источником информации.
Измерение координат объекта основывается на свойстве световых волн распространяться в однородной среде прямолинейно и с постоянной скоростью. Постоянство скорости и прямолинейность распространения световых волн позволяет по времени прохождения излученного сигнала от ЛИУ до объекта и обратно измерить дальность. Для определения этого времени в зависимости от вида модуляции излучаемого сигнала используется измерение и сравнение частоты, фазы или временного положения излученного и принятого сигналов. Прямолинейность распространения направленных световых волн позволяет по направлению приходящего отраженного сигнала определять угловые координаты объекта. При этом могут быть использованы как амплитудные, так и фазовые методы.
Работа и взаимодействие систем ЛИУ могут быть рассмотрены по обобщенной функциональной схеме, приведенной на рис. XI.1.
Источником сигнала является лазер, излучение которого проходит через оптический модулятор, обеспечивающий модуляцию несущей частоты. Выходной сигнал модулятора формируется оптической передающей системой и с помощью устройства сканирования и управления направляется на объект. Отраженный от объекта световой луч фокусируется приемной оптической системой на приемник
излучения. Фиксация отраженного сигнала приемным устройством свидетельствует об обнаружении объекта, а полезная информация в виде амплитуды, фазы, частоты, поляризации и направления прихода сигнала используется для определения координат объекта. Эта задача осуществляется приемной системой совместно с системой обработки и осложняется наличием помех, которые вызывают искажения параметров сигнала и в худшем случае приводят к потере информации об объекте. В приемном устройстве происходят фильтрация сигнала от помех, усиление, преобразование и детектирование сигнала.
Рис. ХI.1. Функциональная схема лазерного измерительного устройства: ИВ — Источник возбуждения; Л — лазер; М — модулятор; ОПС — оптическая передающая система; УСУ — устройство сканирования и управления; СОС — система обработки сигналов; И — индикатор; ССУ — сервосистема управления; С — синхронизатор; ПИ — приемник излучения; Оф — оптический фильтр; ПОС — приемная оптическая система
Устройство обработки решает задачу определения координат объекта на основе анализа выделенного сигнала. Тип устройства обработки зависит как от вида сигнала, так и от типа последующего элемента системы автоматического управления, в которой используется ЛИУ. В простейшем случае это может быть стрелочный прибор, индикатор с электроннолучевой трубкой или цифровой индикатор, в более сложном случае аналоговая или цифровая система автоматического съема координат. Синхронизатор определяет последовательность работы ЛИУ. В его функции входит определение момента излучения сигнала, стробирование приемника, управление работой модулятора и системы обработки сигнала. Система управления осуществляет точное наведение луча ЛИУ и непрерывное автосопровождение объекта.
