Импульсный дальномер может считаться самым простым по схемной реализации лазерным дальномером. Он, по сути, повторяет в другом диапазоне длин волн хорошо известный и давно применяемый в радиолокации принцип обнаружения и последующего слежения за объектом.
В сторону возможного нахождения объекта посылается короткий радиоимпульс. Затем приемник РЛС (радиолокационная станция) включается на прием отраженного от объекта сигнала. По задержке отраженного радиоимпульса относительно зондирующего определяется расстояние до цели. При этом угловые координаты направления посылки радиоимпульса соответствуют угловым координатам обнаруженного объекта. Точность измерения длины определяется длительностью радиоимпульсов.
Замена источника излучения на лазер сопряжена как с достижением новых возможностей в плане измерения дальности до объекта и его локализации в пространстве, так и с появлением ряда ограничений на его использование.
Схема импульсного лазерного дальномера включает, в том или ином виде, два независимых канала – канал излучателя и канал приемника. Канал излучателя содержит источник излучения – лазер, и расширитель выходного пучка лазера – телескоп. Необходимость включения в схему дальномера телескопа обусловлена стремлением сократить угловую расходимость выходного излучения лазера. Требуемая расходимость определяется размерами цели (мишени) и расстоянием до нее.
При выборе требуемой величины расходимости обычно принимают в рас чет следующие соображения. Желательно иметь на максимальном измеряе мом расстоянии размер светового пятна равный размерам мишени. В этом случае вся посылаемая энергия будет участвовать в формировании отраженного сигнала. Естественно, при этом предполагается, что мы можем обеспечить заведомо лучшую (на порядок) угловую точность наведения излучения на цель. В противном случае, целесообразно увеличить размер пятна на мишени и смириться с потерей части энергии. Если расходимость большая, часть излучения, тем большая, чем больше расстояние до цели, будет расходоваться впустую.
На выбор, естественно, могут влиять и другие соображения, например, допустимые габариты и т.п.
Приемный канал должен обеспечить регистрацию отраженного от мишени излучения. В его состав, как уже говорилось, входит объектив и фотоприемник. Каким бы сложным не был объектив, это все-таки линза, которая собирает возвратившееся излучение с апертуры объектива на фотоприемнике. Размер фотоприемной площадки известен. Угловой размер мишени тоже. Легко определить максимально допустимое фокусное расстояние приемного объектива, поделив первую величину на вторую. Строго говоря, расходимость отраженного излучения больше углового размера мишени, так как говорить о зеркальном отражении от мишени просто невозможно. Играет роль и влияние атмосферы. Обычно фокусное расстояние объектива не превосходит 100 мм. Так как эта величина завязана на конструктивное исполнение, то на ее выбор могут оказывать влияние и другие соображения.
Увеличение фокусного расстояния сужает приемную диаграмму и повышает отношение сигнал/шум, так как в качестве шума выступает рассеянное атмосферой солнечное излучение с равномерным угловым распределением. Спектральная плотность его известна. Она может служить основой для проведения оценок чувствительности приемной системы. Непосредственное увеличение приемной апертуры объектива не приводит к увеличению отношения сигнал/шум. Принимаемый сигнал растет пропорционально площади входной апертуры, но так же возрастает и шум. Естественно, что для увеличения величины принимаемого сигнала, пока он не превышает шумы электронной аппаратуры разумно увеличивать входное отверстие объектива.
Стоит обратить внимание и на то, что вся оптика дальномера должна просветляться для уменьшения потерь излучения. Что касается приемного канала, то просветление важно и с точки зрения повышения сигнал/шум. Оно может и должно представлять собой узкий спектральный фильтр, выделяющий излучение с длиной волны используемого лазера.
