Принцип работы лазерного дальномера. Доплеровские пеленгаторы. Методы радиопеленгации.

Ла́зер (англ. laser, акроним от англ. light amplification by stimulated emission of radiation — усиление света посредством вынужденного излучения

Все лазеры состоят из трёх основных частей:

активной (рабочей) среды;

системы накачки (источник энергии);

оптического резонатора (может отсутствовать, если лазер работает в режиме усилителя).

Каждая из них обеспечивает для работы лазера выполнение своих определённых функций.

1 — активная среда; 2 — энергия накачки лазера; 3 — непрозрачное зеркало; 4 — полупрозрачное зеркало; 5 — лазерный луч.

Дальномеры. Принцип лазерной дальнометрии

Измерение дальности

Способность электромагнитного излучения распространяться с постоянной скоростью дает возможность определять дальность до объекта. Так, при импульсном методе дальнометрирования используется следующее соотношение:
L = ct/2, где L - расстояние до обьекта, с - скорость распространения излучения, t - время прохождения импульса до цели и обратно.

Рассмотрение этого соотношения показывает, что потенциальная точность измерения дальности определяется точностью измерения времени прохождения импульса энергии до объекта и обратно. Ясно, что чем короче импульс, тем лучше.

Задача определения расстояния между дальномером и целью сводится к измерению соответствующего интервала времени между зондирующим сигналом и сигналом, отраженным от цели. Различают три метода измерения дальности в зависимости от того, какой характер модуляции лазерного излучения используется в дальномере: импульсный, фазовый или фазо-импульсный.

Сущность импульсного метода дальнометрирования состоит в том, что к объекту посылают зондирующий импульс, он же запускает временной счетчик в дальномере. Когда отраженный объектом импульс приходит к дальномеру,то он останавливает работу счетчика. По временному интервалу (задержке отраженного импульса) определяется расстояние до объекта.

При фазовом методе дальнометрирования лазерное излучение модулируется по синусоидальному закону с помощью модулятора (электрооптического кристалла, изменяющего свои параметры под воздействием электрического сигнала). Обычно используют синусоидальный сигнал с частотой 10...150 МГц (измерительная частота). Отраженное излучение попадает в приемную оптику и фотоприемник, где выделяется модулирующий сигнал. В зависимости от дальности до объекта изменяется фаза отраженного сигнала относительно фазы сигнала в модуляторе. Измеряя разность фаз, определяют расстояние до объекта.

Эффект Доплера: Он открыл физический эффект, который мы все когда-либо наблюдали - изменение тона гудка приближающегося или удаляющегося поезда. В первом случае он выше, а во втором ниже, чем у неподвижно стоящего.

Это легко объяснить. Тон звука, слышимый нами, зависит от частоты звуковой волны, доходящей до уха. Если источник звука движется нам навстречу, то гребень каждой следующей волны приходит чуть быстрее, так как был испущен уже ближе к нам. Волны воспринимаются ухом, как более частые, то есть звук кажется выше. При удалении источника звука, каждая следующая волна испускается чуть дальше и доходит до нас чуть позднее предыдущей, а мы ощущаем более низкий звук. Доплеровский пеленгатор использует эффект Доплера, то есть сдвиг частот считает.

Радиопеленгация — определение направления на источник радиоизлучения. Радиопеленгацию осуществляют при помощи радиопеленгаторов.

Радиопеленгатор состоит из антенной системы и приемно-индикаторного устройства. Радиопеленгация может быть в различной степени автоматизирована.

Методы радиопеленгации

Амплитудный метод

Для пеленгации амплитудным методом применяют антенную систему, имеющую диаграмму направленности с одним или несколькими четкими минимумами или максимумами. Например, при пеленгации источника в УКВ диапазоне типично применение антенн типа волновой канал для поиска по максимуму. В КВ диапазоне часто применяется рамочная антенна, диаграмма направленности которой имеет форму восьмерки с двумя четкими минимумами. Для устранения неоднозначности приходится применять специальные технические решения (например, подключение дополнительной штыревой антенны, что позволяет исключить один минимум и превратить диаграмму направленности в кардиоиду). Радиопеленгация этим методом может производиться как неавтоматически (путем поворота антенны и поиска максимума или минимума на слух), так и автоматически.

[Фазовый метод

При пеленгации фазовым методом применяют антенную систему, которая позволяет различать сигналы, приходящие с различных направлений, путем анализа фаз принимаемых несколькими антеннами сигналов. Как правило, пеленгация этим методом автоматизирована.

]Доплеровский метод

Вывод о направлении (в некоторых случаях — и о расстоянии) на источник радиоизлучения делается на основании характера изменения доплеровского сдвига частоты сигнала, принимаемого движущимся пеленгатором или движущейся антенной пеленгатора. Доплеровский метод используется, например, при пеленгации аварийных радиобуёв системы Коспас-Сарсат.

Возможны также различные комбинации перечисленных методов.