المعدات والطرق المستخدمة في قياس قدرة أجهزة قياس الارتفاع/المدى بالليزر على تحديد المدى
طريقة معامل الانقراض هي واحدة من الطرق المعملية التقليدية لتحديد أقصى مدى لأجهزة قياس الارتفاع بالليزر. على الرغم من أن هذه الطريقة تحتاج أيضًا إلى العمل في الميدان، إلا أنها ليست مثل القياس الميداني. عملية التنفيذ المحددة لطريقة معامل الانقراض هي كما يلي: ضع لوحة عاكسة منتشرة على مسافة 0.5 كم من جهاز قياس الارتفاع بالليزر، وقم بتشغيل الليزر، ويضرب الليزر المنبعث اللوحة العاكسة المنتشرة. يتم وضع مرشح أمام نظام الاستقبال لتقليل طاقة الليزر التي تصل إلى نظام الاستقبال. يتم ضبط نفاذية المرشح مسبقًا ويتم تعديلها قليلاً أثناء التشغيل. معدل النفاذية الذي يتمتع به جهاز قياس الارتفاع بالليزر بقراءة مسافة صحيحة هو حساسيته. يمكن الحصول على أقصى مدى من الحساسية. عند حساب أقصى مدى، من الضروري أيضًا معرفة الرؤية الجوية وقت القياس. طريقة معامل الانقراض هي طريقة بسيطة لقياس أقصى مدى لجهاز قياس الارتفاع بالليزر. ومع ذلك، نظرًا لأنه لا يمكن تحقيق هذه الطريقة إلا في الميدان، فإنها تتطلب متطلبات عالية لموقع التجربة. وفي الوقت نفسه، يتأثر بشكل كبير بالظروف الجوية، لذلك من الصعب الحصول على درجة عالية من الدقة.
يمكن لطريقة محاكاة الألياف الضوئية لمسافة الهدف محاكاة الأهداف على مسافات مختلفة من خلال النقل الدوري لضوء الليزر في الألياف الضوئية لتحقيق قياس مقاييس الارتفاع بالليزر المختلفة. نظرًا لأن قطر شعاع الليزر أكبر بكثير من قطر الألياف الضوئية، فمن الضروري تصميم نظام بصري لربط شعاع الليزر، لذلك فإن مسار بصري لمعدات الكشف من هذا النوع معقد، ومن الصعب محاذاة المحور البصري، وفي الوقت نفسه، يكون من الصعب تحديد سعة التأخير للألياف الضوئية للطريقة، تحتاج إلى استخدام محاكي الليزر. يتم استخدام محاكاة الليزر لتوليد أصداء محاكاة. يتم ذلك عن طريق تغيير أداء المكونات الداخلية لمحاكي الليزر من خلال مجموعة من الأجهزة والبرامج للحصول على شعاع ليزر محاكي بمعلمات أداء قابلة للتعديل، ومحاكاة تأثير البيئة الخارجية على شعاع الليزر المنبعث أثناء المدى الفعلي. تتحكم دائرة التأخير في التأخير بين محاكي الليزر والليزر المنبعث لمحاكاة مسافات هدف مختلفة.
المشكلة التقنية المراد حلها هي التغلب على الصعوبات المذكورة أعلاه للتكنولوجيا الحالية وتوفير المعدات والطريقة لقياس أقصى مدى لقدرة تحديد المدى لجهاز قياس الارتفاع/المدى بالليزر، والتي يجب أن تكون بسيطة، ويجب أن تكون طريقة القياس بسيطة وفعالة.
إن المدى الأقصى لمقياس الارتفاع بالليزر نسبي لظروف معينة. في ظل الظروف الجوية المختلفة، فإن المدى الأقصى الذي تم الحصول عليه من خلال تحديد مدى الأهداف ذات الخصائص السطحية المختلفة ليس هو نفسه. لذلك، لا تختلف طاقة الليزر فقط بالنسبة للأهداف ذات الخصائص السطحية نفسها على مسافات مختلفة، ولكن طاقة الليزر المطلوبة لتحديد مدى الأهداف ذات الخصائص السطحية المختلفة على نفس المسافة مختلفة أيضًا. وفقًا لهذه الظروف المختلفة لتحديد المدى، فإن نظام استقبال مقياس الارتفاع بالليزر، فإن الحد الأدنى من الطاقة القابلة للكشف لكاشف الصدى لا يتغير. أي أن الحد الأدنى لطاقة الصدى التي يستجيب لها نظام الاستقبال هو قيمة معينة. لذلك، وفقًا لمقياس الارتفاع بالليزر للوصول إلى الحد الأدنى لقيمة الطاقة القابلة للكشف المقابلة لقيمة كل معلمة، يمكنك استنتاج الحد الأقصى لقياس مسافة مقياس الارتفاع بالليزر.
قياس مدى قدرة تحديد جهاز قياس الارتفاع بالليزر، يتميز بتكوينه: على طول نظام إرسال الليزر لقياس الارتفاع بالليزر الصادر عن شعاع الليزر في الاتجاه الأمامي بدوره، بما في ذلك المرآة، العاكس، المخفف، الهدف التناظري، في اتجاه انتقال المرآة مجهزة بمقياس طاقة؛ المرآة والشعاع إلى 45 درجة، العاكس والشعاع إلى 45 درجة، ودور الاثنين هو أن يكون شعاع الليزر الصادر عن انكسار مقياس الارتفاع بالليزر دور الاثنين هو طي شعاع الليزر من مقياس الارتفاع بالليزر، بحيث يكون محوريًا مع نظام استقبال مقياس الارتفاع بالليزر، ونظام عرض الموجة.
يشتمل المخفف المذكور على حامل مخفف ومجموعة مخففات تحتوي على عدد من المخففات، حيث يشتمل حامل المخفف على عدد من مقابس المخفف ليتم إدخال مثل هذه المخففات.
الهدف المحاكى هو لوحة عاكسة ذات انعكاسية سطحية معروفة.
تتضمن الخطوات التالية:
①. ربط مقياس الارتفاع بالليزر بمعدات القياس، بحيث تكون الزاوية بين المرآة والمحور البصري لنظام نقل الليزر لمقياس الارتفاع بالليزر 45 درجة، والزاوية بين المرآة والمحور البصري لنظام استقبال الليزر لمقياس الارتفاع بالليزر 45 درجة أيضًا، وتأكد من أن شعاع الليزر المنعكس بواسطة المرآة متحد المحور مع المحور البصري لنظام استقبال الليزر. الزاوية بين العاكس الكلي والمحور البصري لنظام استقبال الليزر لمقياس الارتفاع بالليزر هي أيضًا 45 درجة؛
②. قم بإعداد هدف محاكى على مسافة معينة Rs في الاتجاه الأمامي لشعاع الليزر؛
③. اضبط طاقة نبضة واحدة من شعاع الليزر المنبعث إلى قيمة معينة، والتي تتم مراقبتها بواسطة مقياس الطاقة مثل Wo؛ ④.
④. قم بزيادة قطعة المخفف، وفي نفس الوقت قم بمراقبة إشارة الليزر الرقمية المرتدة بواسطة نظام استقبال الليزر لجهاز تحديد المدى بالليزر. الإشارة الرقمية، عندما تكون الإشارة الرقمية المرتدة 0، اكتب معدل نفاذية المخفف إلى؛ ⑤.
⑤. احسب أقصى مدى لجهاز قياس الارتفاع بالليزر باستخدام الصيغة التالية:
في الصيغة:
Wts=Woto- الحد الأدنى لطاقة الليزر النبضية المفردة القابلة للكشف لمقياس الارتفاع بالليزر
Wo- تم اكتشاف مقياس الطاقة عن طريق طاقة الليزر النبضية المنبعثة
إلى- معدل نقل الموهن عندما تكون الإشارة الرقمية العائدة 0
Wt- الحد الأقصى لطاقة الليزر النبضية المفردة المنبعثة من مقياس الارتفاع بالليزر
بتار- انعكاس سطح الهدف
انعكاس سطح الهدف المُحاكي بواسطة Ptars
α- زاوية سقوط الليزر على سطح الهدف
as- زاوية سقوط الليزر على سطح الهدف المحاكي
t²a- نفاذية جوية ثنائية الاتجاه من مقياس الارتفاع بالليزر إلى الهدف المقاس
T²as- نفاذية جوية ثنائية الاتجاه من مقياس الارتفاع بالليزر إلى الهدف المحاكي
Rs - المسافة من مقياس الارتفاع بالليزر إلى الهدف المحاكي
المزايا: معدات قياس بسيطة، طريقة قياس بسيطة؛ المرآة الناقلة 1 تعتمد ورقة نصف عاكسة ونصف شفافة، يمكن لمقياس الطاقة تحقيق قياس في الوقت الحقيقي لطاقة انبعاث الليزر؛ استخدام نقل الليزر مرتين عاكسة للطي، لضمان أن انبعاث الليزر واستقباله من التجارب المحورية، في الأماكن المغلقة، لا تتأثر بالبيئة الخارجية؛ استخدام محاكاة الانعكاس المنتشر للهدف، والمحاكاة الحقيقية للمدى الفعلي، وهدف انعكاس الليزر.
توضيح:
الشكل 1 هو رسم تخطيطي لجهاز الاختراع الحالي لقياس قدرة تحديد المدى لجهاز قياس الارتفاع بالليزر وحالة القياس الخاصة به.
الشكل 2 هو رسم تخطيطي لهيكل الموهن وفقًا للاختراع الحالي.
التنفيذ المحدد:
أولاً، يرجى الرجوع إلى الشكل 1، الشكل 2، الشكل 1 هو الاختراع الحالي لقياس قدرة قياس المسافة لجهاز قياس الارتفاع بالليزر ومخطط حالة القياس الخاص به، الشكل 2 هو هيكل المخطط التخطيطي للمخفف. كما يمكن أن نرى من الشكل، فإن معدات الاختراع الحالي لقياس قدرة قياس المسافة لجهاز قياس الارتفاع بالليزر تشمل: المرآة الناقلة 1، والعاكس 2، ومقياس الطاقة 3، والمخفف 4، والهدف التناظري 5، ونظام عرض الشكل الموجي 6. تقوم المرآة الناقلة 1 والعاكس 2 بتحويل الليزر المنبعث من نظام إرسال الليزر 71 لجهاز قياس الارتفاع بالليزر 7 ليكون محوريًا مع نظام استقبال الليزر 72. المرآة الناقلة 1 عبارة عن ورقة شبه شفافة وشبه عاكسة، والعاكس 2 عبارة عن ورقة عاكسة بالكامل. يتم استخدام عداد الطاقة 3 لقياس طاقة شعاع الليزر المنبعث من نظام انبعاث الليزر 71. يشتمل المُخفف 4 على حامل 41 ومجموعة من صفائح المُخفف 42. يتم استخدام المُخفف 4 بالكامل لتخفيف طاقة الليزر المنبعث. تتكون مجموعة المُخفف 42 من صفائح مُخفف 421 بمعدلات نفاذية مختلفة، ومن خلال تغيير تركيبة مجموعة المُخفف 42، يمكن الحصول على معدلات نفاذية مختلفة للمُخفف 4. الهدف المُحاكي 5 عبارة عن لوحة عاكسة ذات انعكاس سطح معروف Pars، وتتبع الانعكاسات الناتجة عن الليزر الساقط قانون لامبرت للانعكاس، والذي يمكن استخدامه لمحاكاة الانعكاسات المنتشرة الناتجة عن الهدف عند تحديد مدى الهدف الحقيقي بواسطة مقياس الارتفاع بالليزر. يتم تنفيذ نظام عرض الشكل الموجي 6 باستخدام منظار الذبذبات لمراقبة إشارة العودة. انظر الشكل 1.
تتضمن طريقة قياس أقصى مدى لجهاز قياس الارتفاع بالليزر باستخدام المعدات المذكورة أعلاه الخطوات التالية:
أ. قم بربط مقياس الارتفاع بالليزر 7 بجهاز القياس بحيث تكون الزاوية بين المرآة الناقلة 1 والمحور البصري لنظام إرسال الليزر 71 45 درجة، وتكون الزاوية بين المرآة العاكسة 2 والمحور البصري لنظام استقبال الليزر 72 45 درجة أيضًا.
الزاوية بين المرآة 2 ونظام استقبال الليزر 72 هي أيضًا 45 درجة. وهذا يضمن أن شعاع الليزر المنعكس بواسطة المرآة 2 يقع في نفس المحور البصري لنظام استقبال الليزر 72؛
ب. اضبط الهدف المحاكي 5 في المسار البصري، واضبط المسافة بين الهدف المحاكي 5 ومقياس الارتفاع بالليزر 7 وفقًا للحاجة، إذا كانت المسافة أكثر من 20 مترًا، فإن أقل من 50 مترًا مناسبة، واستخدم الطريقة التقليدية لقياس الهدف المحاكي 5 ومقياس الارتفاع بالليزر 7 بين المسافة الدقيقة Rs؛.
ج. اضبط طاقة الليزر المنبعثة من نظام إرسال الليزر 71 على قيمة معينة Wo، وقم بتغيير تركيبة المُضعف 4 للحصول على معدلات إرسال مختلفة، واستخدم نظام عرض الشكل الموجي 6 لعرض إشارات الصدى الرقمية التي حصل عليها نظام استقبال الليزر 72، وعندما تختفي إشارة الصدى الرقمية، قم بتسجيل معدل الإرسال المقابل للمُضعف 4 To وقيمة الطاقة Wo الموضحة في عداد الطاقة 3، أي عند قياس مسافة الهدف المُحاكي 5 على المسافة المعطاة Rs، سيتم تسجيل معدل الإرسال المطلوب، والذي سيتم استخدامه لقياس المسافة بين الهدف المُحاكي 5 ومقياس الارتفاع بالليزر 7. هذه هي طاقة الليزر Wo المطلوبة لقياس مدى هدف تناظري 5 على مسافة معينة Rs. في هذه المرحلة، تكون طاقة كاشف الصدى المقابلة هي الحد الأدنى من الطاقة القابلة للكشف WoTo لمقياس الارتفاع بالليزر.
د. احسب المدى الأقصى لجهاز قياس الارتفاع بالليزر 7 في ظل الظروف المعطاة من خلال المراسلات بين المدى الأقصى وكل معلمة.
يتم تحديد المدى الأقصى لجهاز قياس الارتفاع بالليزر بالمعادلة التالية: 
في الصيغة:
Wts=Woto- الحد الأدنى لطاقة الليزر النبضية المفردة القابلة للكشف لمقياس الارتفاع بالليزر
اكتشف مقياس الطاقة Wo (3) انبعاث نبضة واحدة من طاقة الليزر
إلى- نفاذية الموهن (4) عندما تكون الإشارة الرقمية المرتجعة 0
Wt- أقصى طاقة ليزر نبضية واحدة ينبعثها مقياس الارتفاع بالليزر (7)
Ptar- انعكاسية سطح الهدف
انعكاس السطح المحاكي بواسطة بارس للهدف (5)
زاوية سقوط الليزر على سطح الهدف
كزاوية سقوط الليزر على سطح الهدف المحاكي (5)
T²a- نفاذية الغلاف الجوي ثنائية الاتجاه من مقياس الارتفاع بالليزر (7) إلى الهدف المقاس
T²as- نفاذية ثنائية الاتجاه في الغلاف الجوي من مقياس الارتفاع بالليزر (7) إلى الهدف المحاكي (5)
Rs - المسافة من مقياس الارتفاع بالليزر (7) إلى الهدف المحاكي (5)
