非同轴激光探测区距离测试试验

非同轴激光探测视场模拟系统可以通过模拟实际激光探测系统中光学器件的位置和角度，测试在所设计参数条件下激光探测系统的探测性能。为满足测试要求，模拟系统需要能够调节发射角αt、接收角αr、发射和接收中心间距d，而发射光束束散角θt和接收视场角θr分别由所用激光器和接收器决定。考虑调试和测量的便捷，设计模拟系统如图9.25所示。

图9.25　激光探测视场模拟系统

A—接收器；B1—接收反射镜；B2—发射反射镜；C—激光器；D1，D2—转台；E—滑轨；G1～G3—滑块

由于直接调整激光器和接收器的位置和角度较为困难，设计采用两面全反射镜分别反射出射光束和目标回波，反射镜固定在转台上，通过转台调节反射镜偏转角度（反射镜镜面与激光器中心和接收器中心连线的夹角）以控制激光发射和接收角度。发射、接收反射镜的中心点作为图9.15中的点Ot和点Or。发射角度αt和接收角度αr分别由发射反射镜偏转角度βt与接收反射镜偏转角度βr决定，并满足βt=αt/2，βr=（π-αr）/2。

接收器以及两套固定于转台上的反射镜均安装在相应的滑块上，滑块沿滑轨滑动并以旋转螺母固定，可任意调节两滑块间距，并在滑轨上读取长度值。滑轨可保证所有部件中心在同一条直线上，同时可方便调节发射中心Ot与接收中心Or的间距d，即发射反射镜与接收反射镜的间距。

模拟装置重现激光探测非同轴光学系统中发射器和接收器的相对位置和角度，系统具体工作过程为激光器出射激光束，光束由发射反射镜折转后照射到目标表面，目标回波再通过接收反射镜折转后被接收器接收并转换为电信号输出。

利用上述模拟系统进行测试试验，采用AO-L-532 nm可调功率脉冲绿激光器，调节其出射激光束平均功率为0.3mW，峰值功率为30 W，光束发散角θt=2mrad；接收器以AD500-9型雪崩光电二极管（APD）作为光电探测器后续加上放大滤波电路，接收视场角θr=33mrad。调节发射、接收反射镜间距d=0.18m，发射角度αt=90°，接收角度αr=92°。试验过程如图9.26所示。(www.xing528.com)

图9.26　不同角度参数下探测区距离测试试验

根据9.2.3.2节建立的数学模型式（9.70）和式（9.71）计算本系统理论上的近端盲区距离Rn=3.43m和远端盲区距离Rf=10.31m。

试验时在不同距离处放置木靶板，基本可作为漫反射目标，记录接收器的输出信号。未接收到回波脉冲、收到过渡区的回波脉冲以及收到充满区的回波脉冲时接收器的输出信号分别如图9.27（a）、（b）、（c）所示。

图9.27　接收器输出信号

（a）无回波信号；（b）过渡区回波信号；（c）充满区回波信号

经多次测试，当目标置于3.35～10.45m，接收器有如图9.27（b）或（c）所示的信号输出，即实际测得Rn=3.35m、Rf=10.45m，实际值与理论值基本一致，误差可能来源于手工角度调节、测量过程以及实际束散角和视场角与额定值之间的偏差等，试验验证了探测区距离计算模型的正确性。