激光测距机光学系统的调整精度对整机性能的影响
激光测距机光学系统的调整精度对整机性能的影响
长庚
一般说来, 激光测距机的光学系统包括三部分: (1)发射光学系统——激光器或加 一个发射望远镜,(2)接收光学系统一接收望远镜; (3)跟踪光学系统-跟踪望远镜。 所谓激光测距机的光学系统调整, 是指借助于光学仪器和某种调整方法, 将上述三个光学系 统的光轴调至同 一方向上(三个光轴互相平行), 而通常是以接收望远镜的光轴为基准的。这祥, 才能使激光束准确地发射到被跟踪望远镜所跟踪(或瞄准)的目标上, 并从目标返回接 收望远镜, 以达到测距的目的。
不言而喻, 不论利用何种光学仪器和何种调整方法对激光测距机的光学系统进行调整, 总是具有一定的调整精度, 或者说, 总是存在一定的调整误差。 那末, 不同的调整精度(或 调整误差)对激光测距机的性能有何影响呢?进而, 激光测距机的光学系统调整应该达到什么样的精度呢?在本文中, 我们利用简单的作图法来讨论这些问题。
为了讨论方便, 在下述讨论中做如下四点假定: (1)假定激光束在其发射光束角0r(如 加发射望远镜则以发射望远镜压缩后的光束角计算)内的能量(或功率)分布是均匀的, 而 且严格地按其本身的光轴发射; (2)假定接收光学系统的接收光束角队(接收望远镜的视场角)等于发射光束角0r (实际上, 通常选取如=er, 或趴稍大于仇); (3)假定目标位千足够远的距离上, 在此距离上虽然三个光学系统的光轴之间有一定的跨距, 但可以把它们 忽略不计, 而将三个光轴看成位于同一点上(这在实际上是允许的); (4)假定不考虑大气抖动等因素对激光传播的影响。
-、 调整精度对回波信号大小的影响
对此, 我们以两种静止的目标进行讨论。
1 . 足够大的目标
设目标为尺寸远大千测量距离处的激光束光斑尺寸表面反射率均匀的平面目标。 此时, 我们只考虑发射光学系统和接收光学系统之间在不同的调整精度时,对回波信号大小的影响, 而先撇开跟踪光学系统。我们以0r =0R = 2亳弧度为例,用作图法来讨论。首先对图1加一说明,它相当于位千足够远距离处垂直千测距机光路的一个平面上的图形, 图中的圆均是以角度为尺度画出的, 而且以2毫弧度为例, 即每个圆是以1亳弧度为半径的圆, 其圆心表示光轴所在的位置。
令两个圆分别代表发射光束角们和接收光束角0R, 如发射光学系统 和接收光学系统的调整误差6. = 0时, 则两个圆重合为一个圆, 即图1第一行所示。 此时, 相当千发射到日标上的全部激光能量都位于接收望远镜视场之内, 因此回波信号S应最大, 设此时,\'o = lOOo/o。 而在二者调整误差6.