Учет размеров целей

Учет размеров целей производится путем введения в формулу (1) коэффициента z. Величина этого коэффициента определяется распределением плотности излучения по сечению лазерного пучка, конфигурацией и размерами цели и положением оси пучка на цели. Наведение оси пучка осуществляется обычно на геометрический центр изображения цели.

Диаметр пучка излучения D_изл на цели, в котором содержится заданная доля энергии излучения, определяется выражением:

, (2)

где g - расходимость пучка излучения (плоский угол при вершине кругового корпуса с осью, совпадающей с оптической осью пучка, в котором распространяется заданная доля энергии излучения); L - дальность, на которой определяется диаметр пучка излучения.

Рис.2 Геометрия пучка излучения

Площадь сечения пучка излучения S_изл, соответствующая диаметру пучка D_изл, определяется по формуле:

(3)

Распределение плотности энергии (мощности) излучения по сечению пучка излучения многомодовых лазеров, которые обычно используют в дальномерах, в дальней зоне (т.е., на дальностях, превышающих 100-150м, где закон распределения плотности излучения по сечению пучка сохраняется при увеличении дальности, а изменяется только масштаб распределения), определяется следующей функцией:

(4)

где g_0.5 - расходимость пучка излучения по уровню 0,5 энергии излучения (угол при вершине кругового конуса, внутри которого распространяется 50% энергии излучения), являющаяся измеряемым параметром в лазерной технике.

Энергия излучения E(g), распространяющаяся внутри конуса с углом g при вершине, составляет величину:

(5)

Энергию излучения E_ц, попадающую на цель, можно определить по следующей формуле:

(6)

где r_ц(j) - функция, определяющая полярные координаты контура цели относительно точки наведения оси пучка на цель.

На основе формулы (6) получены соотношения для определения величин коэффициента z для возможных вариантов размеров цели относительно диаметра пучка излучения на цели.

1. Крупноразмерная цель, у которой минимальный размер больше 2g_0.5L_м: z = 1;
2. Малоразмерная цель, у которой максимальный размер много меньше g_0.5L_м:
   (7)
   где S_ц - площадь цели (площадь проекции цели, перпендикулярной оси пучка излучения).
3. Цель с размерами, соизмеримыми с диаметром пучка излучения на цели при относительно небольшом различии размеров цели (когда высота и ширина различаются не более, чем в 2 раза):
   (8)
4. Протяженная цель с шириной h << g_0.5L_м и высотой (длиной) l > g_0.5L_м:
   (9)

Более сложные конфигурации целей требуют сложных расчетов, но в пределах допустимой для практики точности оценок большинство целей может быть сведено к рассмотренным вариантам.

Величина g_0.5 у лазерных дальномеров обычно составляет 1 - 1,5 угл.мин. (0,3 - 0,45) x 10^-3. У дальномеров, предназначенных для измерения больших дальностей (сотни, тысячи и более километров), расходимость g_0.5 может быть на порядок меньше.