脉冲激光测距机性能综合测试技术

　　激光测距作为应用最早的激光技术已在各领域得到了广泛应用[1-2]。为了客观评价激光测距机的性能,需对激光测距机的性能参数进行测试。目前对测距机部件静态参数(如发射能量、脉冲宽度、束散角和多光轴平行性等)的测试技术已相当成熟[3-4],而对于反映测距机整机性能的还主要集中在对最大测程的检测上[5-7],此外只见到对测距功能、测距精度以及有效束散角等参数进行检测的报道[8-9]。常用的最大测程检测主要有实际测距法和消光法,其中消光法又分为室外消光法[10]、光电消光法[11]和光纤消光法[8]等。相比较而言,实际测距法直接客观,在测距机的生产与鉴定中最常使用,但需要的空间大,成本高,干扰因素多,测量结果可比性差。消光法是通过在激光测距机的发射或接收光路中加入光学衰减器来模拟大气传输及目标距离改变对激光的衰减效果,从而模拟检测激光测距机最大测程。该方法受外界因素影响小,标准公认,但无法得到最大测程的绝对值,只适合于对批量产品进行比对检测,存在一定的局限性。本文以国军标GJB2241-94为检测依据,对包括最大测程测试在内的激光测距机性能综合测试技术进行了研究,提出了利用500 m室外消光法与室内时序增益系数比检测相结合的最大测程测试方法,以及利用光电延时和激光回波模拟器对脉冲激光测距机的测程范围、测距精度、选通范围及选通精度、距离分辨力等参数进行检测的室内半实物仿真测试方法。

    1　测量原理

    1.1　最大测程测量原理

　　根据国军标GJB2241-94规定,脉冲激光测距仪的消光比测试需采用500 m室外消光法。即在距被试激光测距机500 m处架设一个漫反射大目标靶,在测距机发射光路中加入衰减器,瞄准靶后测距,改变衰减器的衰减值直到临界稳定测距状态为止,此时衰减片的衰减分贝值即为被试测距机的消光比,记为St。此消光比值与最大测程的关系可以表示为

式中:ρ1为指标规定的实际测距目标的反射率;ρ2为消光试验靶的反射率;R1为最大测程;R2为消光试验时的距离(即500 m);G(R2)为测距机接收电路在距离R2处的增益;Gmax为接收电路的最大增益;τ2为距离R2的大气透过率;τ1为距离R1的大气透过率;F(A)为修正因子。

　　由式(1)可知,只要检测出被试品在距离R2处的消光比值St,以及增益系数比G(R2)/Gmax,即可计算出最大测程R1,即

    为了抗干扰,激光测距机的增益一般是随时间变化的,近距离处大气对激光散射大,放大器增益低,远距离的目标回波小,增益可达到最大。为了达到测距机的计数器关门电压,有关系