Сборник технических статей

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Главная Квантовая и оптическая электроника Профилометр (лазерный высотомер)

Профилометр (лазерный высотомер)

Печать

Лазерный высотомер, или профилометр, предполагается устанавливать на самолете. В качестве примера рассмотрим высотомер на гелий-неоновом лазере непрерывного излучения . Длина оптического резонатора лазера равна 150 см. Лазер излучает на волне 6328 Ǻ, средняя мощность излучения 50 мВт. Вес передающей части высотомера 34—35 кг, вес высотомера в целом 80 кг, причем большая часть веса приходится на различные крепления, обеспечивающие стабильное положение высотомера на самолете.

Излучаемый лазером луч модулируется с помощью кристаллов КДР радиочастотными колебаниями. Модуляция в зависимости от выбранного диапазона высот осуществляется тремя различными частотами (25,5 и 1 Мгц). Режим модуляции (диапазон высот) выбирается с помощью переключателя. Луч лазера просматривает земную поверхность под самолетом. Отраженное от земли лазерное излучение попадает на зеркало 152-см рефракционного телескопа, расположенное коаксиально с оптикой передатчика, затем проходит интерференционный фильтр с полосой 1,5 Ǻ, селектор поля зрения и попадает на светочувствительную поверхность фотоумножителя.

Приемная часть высотомера имеет три канала, в каждый из которых направляются сигналы в соответствии с частотой модуляции. Для разделения сигналов по частоте в каждом из каналов имеется разделительный кварцевый фильтр. С помощью гетеродина частота продетектированных сигналов преобразуется в более низкую, после чего данные сигналы усиливаются усилителем промежуточной частоты. Фаза усиленных эхо-сигналов сравнивается с фазой сигналов, модулирующих лазерное излучение, и таким образом измеряется расстояние до земной поверхности. Данные о высоте выдаются в аналоговой форме и также могут быть записаны или преобразованы в цифровую форму для численной индикации высоты.

В зависимости от условий полета по желанию летчика поле зрения приемника может изменяться. Приемник может принимать сигналы, отраженные от Земли, или в очень малом секторе, когда необходимо устранить влияние фоновых шумов, или в более широком, просматривая всю поверхность обзора. Временные характеристики контуров слежения по фазе также могут изменяться в зависимости от выбранного диапазона высот. Блок-схема высотомера приведена на рисунке ниже.


Блок-схема профилометра (показан только один канал)

Установленный на самолет высотомер работал на высотах от 300 до 4000 м. Точность измерений на высоте 300 м находилась в пределах 30 см, на высоте 4000 м — в пределах 1,2—1,5 м. Во время летных испытаний высотомера с его помощью можно было различать отдельные камни у дороги, шоссе, деревья и канавы по краям взлетной полосы. Во время пролета над стадионом с высоты 300 м был получен полный профиль стадиона, на котором отчетливо был виден каждый ряд мест, беговые дорожки, окаймляющие футбольное поле.

Кроме использования высотомера непосредственно для измерения высот, он может служить также и для калибровки радиовысотомеров, для измерения высоты и скорости снижения (подъема) при полетах по специальной программе.

Профилометр на лазере непрерывного излучения может быть использован, по мнению иностранных специалистов, для оценки покрытых снегом поверхностей с точки зрения пригодности их для посадки в арктических условиях, в оперативной военной разведке над незнакомыми территориями при измерениях с низколетящих аппаратов, при определении состояния морской поверхности и т. д., а также для изучения профиля местности. Он может входить в систему, состоящую из профилометра, барометрического датчика давления и камеры фотосъемки местности. В таких системах высотомер непрерывно определяет высоту до поверхности и одновременно служит для калибровки барометрического датчика. Фотокамера монтируется вместе с оптической системой высотомера и непрерывно фиксирует линию профиля местности.