20km 1Hz 连续频率人眼安全激光测距仪

20km人眼安全激光测距仪模块

20km 1Hz连续频率人眼安全手持激光测距仪模块.

20公里1赫兹1570纳米系统集成用人眼安全激光测距仪模块是一种紧凑型激光测距仪,测量小尺寸目标的距离达到20公里,精度优于2米。基于一个OPO型APD探测器和杰出的信号处理能力,提供超过20公里读取能力和1Hz连续测量频率。采用激光能量低密度分布和工作在眼睛安全的1570nm波长,它是一类人眼安全激光测距仪。该测距仪主要使用于系统集成,例如白天,夜间摄像机系统,500毫米焦距到1200毫米焦距制冷红外热成像系统。
 

20公里1赫兹1570纳米系统集成用人眼安全激光测距仪模块应用于下面系统集成:

1).光电监视和侦察。

2).目标跟踪系统和防空系统。

3).陆地,空中和海上目标火控系统。

4).测量飞机的飞机高度。

5).测量船舶离海岸的距离。

6).应用于确定移动目标的位置。

激光测距仪

激光测距是激光技术军事应用中最早、最成熟、最广泛的一种。由于激光具有高亮度、单性、方向性极佳的特点,20世纪60年代初第一台激光器问世不久,人们就开始将其应用于测距技术并获得成功。40多年来,随着激光器技术、光电探测器件及信息处理技术的飞速进步, 激光测距技术得到迅猛发展和广泛应用。据不完全统计, 目前世界上研制的 激光测距仪已有300余种,其中美国、法国、瑞典、以色列等国在激光测距技术领域居领先地位。

原理与分类激光测距原理是微波雷达测距原理在光频段的自然延伸。通过对以激光光源照

射目标为起始点,经El标反射回到光源处的激光光程的测量,解算出光源与El标间的距离。激光测距的优势主要表现为:测距精度高,可达米级甚至更高;激光波束窄,方向性强,不受海杂波影响,易于完成低角测量,无镜像效应和低空盲匠抗电磁干扰能力强,能适应战场条件下非常复杂的电磁环境可以探测对微波雷达隐身的目标。

尽管激光测距仪种类繁多,用途不一, 功能也千差万别,但工作波段多集中于0.69微米、0.88微米、1.06微米、1.54(或1.57)微米和10.6微米;信号形式分为脉冲和连续波2种基本形式; 探测方式有相干探测和直接探测之分。

连续波相干探测激光测距仪由于器件和技术原因,目前一般应用于靶场测量等需要高灵敏度、高精度的探测领域。采用脉冲波形和直接探测的激光测距仪,由于其简单、可靠、实用、环境适应性强等特点而得到广泛应用,现今列装的 激光测距仪大多属于这一类。工作物质为掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG); 工作波长以1.06微米为主,不过1.54微米波长的激光测距仪前景更好。

海军使用的激光测距仪按应用平台可分为四大类。一是舰用激光测距仪。这类激光测距仪主要是与红外跟踪器、电视跟踪器等光电设备及计算机组成多种类型的火控系统,是舰载火控雷达系统的重要组成部分。激光测距仪在这种火控系统中的主要使命是实时、精确地提供El标距离。这类激光测距仪的典型技术指标是:激光器工作物质为掺钕钇铝石榴石,工作波长l,o6微米或1.54微米,光电探测器为雪崩光电二极管,最大作用距离约为l5千米,测距精度±5米。二是潜艇潜望镜用激光测距仪。这类激光测距仪用于潜艇潜望镜、光电桅杆的测距,主要与图像增强器、热像仪等组合使用,可提高潜望镜的性能。其任务存对空警戒、跟踪与攻击,提高潜艇对抗能力; 指挥武器系统对空中和海面目标实施精确打击。潜望镜用激光测距仪的特点是体积小、功耗低,典型技术指标是作用距离约5千米、测距精度±10米、重量约2千克、功耗约100瓦。三是岸基光电系统激光测距仪,包括海岸炮兵用激光测距仪、海军陆战队用激光测距仪等,主要作用是组成火控系统或观瞄系统。四是舰载机用激光测距仪/El标指示器。激光El标指示器也称激光照射器,当舰载机用导弹等武器攻击目标的同时,不断地向El标发射激光,激光被目标漫反射到空间各个方向,导弹可以在很宽的范围内接收到目标反射的激光信号,从而自动控制弹体沿激光方向精确攻击El标。激光测距仪/El标指示器既可以进行测距,又可以进行El标指示,其典型指标是:作用距离l6~20千米或更大,测距精度±10米,重复频率l~0.1赫兹。

组成与工作过程

激光测距仪由激光发射机、接收机和终端机3大部分组成。激光发射机由发射光学系统、激光器、主波采样、激励源等组成,用于完成激光波束产生与整形、目标照射、主波采样等任务。接收机由接收光学系统、探测器、放大电路、整形电路等组成,用于完成微弱激光信号的接收、光电转换、放大、整形等任务。终端机由标准时钟、门控电路、计数器、操控及信息处理单元等组成,用于完成整机操控、对外接口、主回波时间间隔测量、距离解算等任务。

激光测距仪与其他光电装备配合,使用简单、操作方便,只要各光电设备光轴平行度在规定范围内, 目标一旦进入激光测距仪视场,即可在系统操控下对被测目标进行实时、精确的距离测量。

典型系统

自60年代第一台激光测距仪问世以来, 激光测距仪已发展了三代产品:第一代的典型系统以红宝石为工作物质,因其发射的激光为可见红光,易于暴露目标,所以问世不久就被淘汰。第二代的典系统以掺钕钇铝石榴石为工作物质。掺钕钇铝石榴石的重复频率高、寿命长,工作波长为1.o6微米,是一种不可见的近红外光,保密性好。第二代激光测距仪技术已完全成熟,并大量装备到坦克、装甲车、地炮、高炮、飞机、水面舰船和潜艇等武器系统

中。由于1.o6微米波长的激光强辐射会对眼造成严重的危害,不仅在战场卜可能伤及使用人员、造成心理压力、影响作战情绪,而且在实验室、试验场也会伤及有关人员。因此美、德等国都限制使用和销售这个波段的激光测距仪。经过多年研究,第三代激光测距仪——

人眼安全激光测距仪(ESLRF)已经问世并开始装舰。按工作物质可分为3类:二氧化碳(CO2)激光测距仪,工作波长10.6微米;铒玻璃激光测距仪,工作波长1.54微米;掺钕钇铝石榴石喇曼频移激光测距仪, 作波k也为1.54微米。其中,CO2 激光测距仪有町能用于舰载,但不容乐观:铒玻璃激光测距仪造价低、体积小,适合单兵使用。海岸、海岛观通站的 单兵可用于观测目标;掺钕钇铝石馏石喇曼频移激光测距仪对人眼安全,大气穿透性能好,而且已装舰的1.06微米波长的该种激光测距仪易于改造成喇曼频移激光测距仪,因此倍受海军欢迎,已成为舰用人眼安全激光测距仪首选产品。英国、法国、瑞典、印度、马来西亚、巴西等国已经研制或购买人眼安全的激光测距仪,装备到水面舰船光电火控系统中。

法国激光工业公刊最新研制的THS304—08型人眼安令激光测距仪采用模块化设计,适用于所有现役或在研的光电火控系统。该测距仪工作波长1.54微米,使用时无安全限制,训练时也十分安全。其作用距离300~40000米,测距精度±4.5米,重复频率l0一l3赫兹(连续工作l0分钟)或20赫兹(工作30秒),重量小于25千克,尺寸为456×3l6×256毫米。

发展趋势

小型化.标准化和组件化

激光测距仪在小型化方面已取得很大进展,几十年前大而重的激光测距仪已被小巧、轻便的激光测距仪取代,有些已经做到如香烟盒大小。激光测距仪的标准化、组件化不仅降低了成本,还大大提高了质量和可靠性。在发达国家海军中,同一型号的激光测距仪用于不同的舰载光电火控系统,一种光电火控系统采用不同犁号的激光测距仪已不足为奇。

注意激光防护问题

目前世界 使用的舰载激光测距仪大多以掺钕钇铝石榴石作为工作物质,以硅雪崩光电二极管作为接收元件,这类激光测距仪都有人眼安全问题。解决安全问题的办法有:采取防护措施,如加滤光片、戴护目镜、规定安全观察距离进行改造,使其频率转换到人眼安全的工作波段;换用人眼安全的激光测距仪等。 ’

兼有激光测距/目标指示功能

测距与目标指示功能合而为一,可减少装备、降低成本,国外海军已有多种型号激光测距仪/ 目标指示器装舰。美国休斯公司生产的激光测距仪/ 目标指示器,可为射程6千米内的制导武器指示目标,平均无故障时间500小时,寿命为2000万次激光发射。美国在科索沃战争和阿富汗战争中都使用了激光测距仪/目标指示器。

激光跟踪器崭露头角

激光跟踪器是目前所有跟踪器中精度最高的一种,格外受到军方重视。舰载激光跟踪器的主要功能:一是用在舰载火控系统中,作为雷达的辅助跟踪设备,解决雷达在跟踪低空目标时所遇到的多路径问题。激光发散角极窄,可使舰船火控系统增加一个通道,同时还可以增强抗电子干扰能力,二是在火控系统中用作主要跟踪设备。只要将发散角稍增大,接收元件由雪崩光电二极管改成四象限探测器,再在其他方面稍加改进,就可将一具激光测距仪改进成一台激光跟踪器,改造成本低廉。

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