ПРЯМОВІДЛІКОВИЙ ФАЗОВИЙ МЕТОД ВИМІРЮВАННЯ МАЛИХ ДИСТАНЦІЙ ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННИМ СЕНСОРОМ У ДИНАМІЧНИХ УМОВАХ

Анотація

Постановка задачі
Робота присвячена розробці і дослідженням методу високоточного безконтактного вимірювання малих відстаней для створення оптико-електронного сенсора, що працює в динамічних умовах.

Методика досліджень
При проведенні розрахунків використана обчислювальна техніка та програмне забезпечення високого рівня, використані фізичні та комп’ютерні методи з математичним забезпеченням.
Для високоточних дистанційних вимірювань на коротких трасах перевага віддається оптико-локаційним системам з безперервним випромінюванням, в яких вимірювання часу проводиться непрямим методом, шляхом використання фазових співвідношень прямого та відбитого променя.
Для вимірювання малих дистанцій у динамічних умовах розроблено модифікований метод локаційних вимірювань, що дозволяє покращити оперативну обробку сигналу у широкому динамічному діапазоні та розширити можливості відомих оптичних методів дальнометрії.Розроблено алгоритм функціонування та структурну схему прямовідлікового фазового методу вимірювання дальності, створено умови для вимірювання різниці фаз на низькій проміжній частоті, що забезпечують високу точність вимірювань.

Обговорення результатів
Підвищення точності вимірювань малих дистанцій пов’язано із зменшенням тривалості зондуючих імпульсів та підвищенням потужності випромінювання. Досягнення даного рівня точності можливо у мегагерцовому частотному діапазоні, що формує високі вимоги до швидкодії елементів оптико-електронного блоку сенсора. Використання pin-структур дозволило скоротити постійну часу фотодіодів до декількох наносекунд, що еквівалентно ширині смуги пропускання порядку гігагерц з одночасним зменшенням вихідної ємності. Вибір фотоприймача визначено його спектральною чутливістю та можливістю спільно з оптичною системою вирішувати задачі оптимальної спектральної фільтрації при виділенні сигналів на фоні завад. Потужність лазерного випромінювача регламентується необхідністю виключення впливу відбивальних властивостей поверхні об‘єкта.

Висновки
Проведений розрахунок для мінімальної вимірюваної дистанції 0,3 м і відповідній точності вимірювання показав, що абсолютна динамічна точність вимірювання поточної відстані у всьому діапазоні дистанцій буде не гіршою 3 мм.