激光测距仪:种类、性能及应用范围

激光测距仪是用激光来测定坦克至目标距离的一种仪器。利用激光测距比用目测判断距离或用光学测距的精度都高,而且精度不受距离远近的影响;激光测距仪体积小,重量轻,操作和使用方便,易于掌握;抗干扰性强。但是,它在大雾弥漫能见度差激光衰减严重的情况下,无法测距。

激光测距仪的测距原理是怎样的呢?大家知道,距离＝速度×时间。激光测距仪就是根据这个基本道理设计的。测距时,激光测距仪向目标发时一个激光脉冲,由于目标的漫反射,部分能量被反射回激光测距仪。激光测距仪测量出从发射激光脉冲到接收到回波激光脉冲所经过的时间t、则激光测距仪到目标的距离S就可以求出。因为光速C约为30万公里/秒,在激光测距仪测量出的时间t内,激光经过一个来回路程,所以1/2Ct就是激光测距仪到被测目标的距离S。但是,由于光速极快,其运行几百米、几千米的时间,是用钟表无法精确测出的。采用时标振荡器(石英晶体振荡器)可以计时。这种振荡器振荡频率极高,比如每秒钟能产生3000万个晶振脉冲,每个脉冲的持续时间就是3000万分之一秒。测距时,在发射激光脉冲的同时,计数器开始记录晶振脉冲的个数,一直记到接收到回波激光为止。如果共记录n个脉冲,那么,n×3×10－7秒就是激光脉冲在激光测距仪和目标间往返一次的时间。显然,用这种方法可以精确地测量出时间t,从而算出目标的精确距离。

激光测距仪种类繁多,性能各异。但其结构都包括电源、激光器、激光发射光学系统(发射望远镜)、激光接收光学系统(接收望远镜)、电控系统(光电元件、放大整形、门控电路、时标振荡器、计数器等)、距离显示器等几部分。激光测距仪的工作过程如下:接通电源,激光测距仪及其时标振荡器开始工作。这时由于门关闭,时标振荡器的脉冲信号不能进入计数器。当测距仪对准目标且炮长按下触发按钮时,激光器就发出一个很强很窄的激光脉中。激光器发出的激光要分成两路:一路激光束经过发射光学系统,使激光束发散角进一步减小后射出并经大气传输打到目标上;另一路就是其中的极小一部分激光立即由取样棱镜的反射而进入光电元件的光敏面上,作为发射参考信号(取样信号或称主波信号),来标定激光出发的时间。参考讯号到达光电转换器(光电倍增管等),将光讯号转换成为电信号,即光脉冲变成电脉冲。这个电脉冲经放大整形后送入时间测量系统,打开电子计数器的电子门,此时,时标振荡器的脉冲信号进入计数器,记录器开始记录脉冲个数(即开始计算时间)。而射向目标的激光脉冲,由于目标的漫反射作用,总有一部分光从原路反射回来,而进入接收光学系统,由目标返回的激光脉冲(接收信号或称回波信号)同样也经过光电转换器、放大整形电路而进入时间测量系统,回波信号推动电子门发出关门指令,使电子门关闭,时标振荡器的脉冲信号不能进入计数器内,计数器停止计数(停止计算时间)。时间测量系统的计数器把所记录的脉冲个数经译码电路换算成距离,通过距离显示器显示出来,所显示的数字,就是被测目标的距离。同时,把测出的目标距离信息自动输入火控计算机。(www.xing528.com)

激光测距瞄准镜借助瞄准镜视场内的指标可与坦克武器一起进行校正。独立式激光测距仪是根据望远镜原理制成的接收望远镜和发射镜望远镜各有其独自光学元件的测距仪。其主机部分(收、发机部分)通常安装在坦克炮塔外部的装甲匣内,其控制部分位于炮长和车长的工作位置上。独立式激光测距仪通常是借助坦克炮瞄准目标的,这时,两者的光轴必须一致(两者同时对准一个目标)。也就是说炮长通过瞄准镜瞄准目标后,激光测距仪也对准这个目标,只要按下激光发射按钮,就可以测出目标的距离并在距离显示器上显示出距离数值,使用起来非常方便。

现代坦克用激光测距仪测距范围为300～10000米,测距误差为±5～10米,每分钟能测距6～12次,最高达每秒钟1次,在各种气候条件下测距的可靠性达99%。在－40℃～＋50℃的温度下都能正常工作。但是由于激光的光束较狭窄,对准目标较困难,所以当目标比较隐蔽,其前后有烟带、树木、土堆或农作物(仍可见目标)等时,不易测得其真实目标距离,目前有的已有“选择”数据的能力,由乘员控制来解决,即在一次发射中,能选择读第一或第二或第三返回的数据,而舍弃其他数据。美国M－1坦克采用的二氧化碳激光测距仪比较简单,测距效能高,对人眼也安全;该测距仪和热成像仪一体化之后,能够昼夜测距。所以,它是一种较理想的激光测距仪。