脉冲激光测距机的工作效率
脉冲激光测距机的工作效率
作者:苏美开;崔海波
在确定脉冲激光测距仪机的储能电容的充电电压值时 ,常采用“极端平均取值法”。即首先调整充电控制电位器 ,至刚好有激光输出的电压(阈值电压) V1 ,再增大充电电压 ,至刚好出现输出多脉冲时的电压值 V2 ,则取其中间值 (V1 + V2) / 2 为储能电容的充电电压。我们实际测量了 1985 年式激光测距机的输出能量与储能电压间的关系 ,结果表明 ,测距机的输出能量在 V1 - V2 之间是固定值 ,即增大充电电压只能降低工作效率 ,减少仪器野战条件下的工作次数。
1 实验测量及结果Ξ
测量装置如图 1 ,首先校准显示器的零位 ,之后将测距机的激光发射窗口对准激光能量接受头发射激光 ,从显示器读出数据。调整充电控制电位器 ,改变储能电容的电压 ,并相应记录下对应的输出能量。
2 讨论
(1) 测距机输出激光能量随输入电压的变化可分为四段。当U < 750V 时 ,不出激光 ;当 750V < U < 765V 时 ,出激光 ,且随电压的升高 ,输出的激光能量迅速增大 ,750V为该机的阈值电压。
(2) 当 765V ≤U < 914V 时 ,激光测距机输出能量固定在 8 - 9mJ 之间 ,此时增加电压 ,并不能增加激光输出能量 ,进而也不可能增大仪器的最大测程 ,该段电压为测距机的工作区。
(3) 当 U ≥914V 时 ,激光输出能量迅速增大 ,但却出现了激光多脉冲 ,不能测距 ,该电压为多脉冲阈值电压。
3 “极端平均取值法”的不足
根据“极端平均取值法”,该机的工作电压为 U = (U1 + U2) / 2 = (750 + 914) / 2 = 832V (如图 2) 。我们从输入能量 (工作效率) 的角度来分析这种方法的不足。
脉冲激光测距机为蓄电池供电方式 ,整机能量的消耗主要集中在储能电容的充电上 ,其它电路的消耗可以忽略。则有整机的工作次数 (电池充足电) n∝1/Ei 。经测量 ,一节充足的 GNB0. 3AH ,12V 镉镍蓄电池 ,在U1 = 765V 时可测距 600 次 ,则由 (3) 式有Δn = 1. 6ΔU。按照“极端平均取值法”ΔU = 832 - 765 = 67V ,得到Δn= 1. 6 ×67 = 107 次。即由于工作效率的降低 ,使激光测距机的工作次数降低了 100 次。
(1) 增大激光测距机储能电容的工作电压 ,并不能增大仪器的测程 ,反而降低了工作效率 ,减少了仪器野战条件下的工作次数。
(2)“极端平均取值法”浪费了能源 ,正确的取值方法应为 U1 + 10V ,即 10V 的余量 ,足以克服激光器一段时间内的失调。(3) 大的工作电压还可能损坏激光器或减少使用寿命。
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