Báo cáo khoa học : Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bước sóng 1,54 tần lặp cao
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (28.09 MB, 230 trang )
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
Bộ khoa học & công nghệ Bộ quốc phòng
Trung tâm KHKT & CNQS
Viện điện tử -viễn thông
Chơng trình KC.01
Nghiên cứu thiết kế chế tạo
máy đo xa laser rắn
Bớc sóng 1,54m tần lặp cao
Mã số: KC.01-25
Báo cáO tổng kết KH&KT đề ti
Chủ nhiệm đề ti: PGS.TS. Hồ Quang Quý
H nội, 11-2005
Bản quyền 2005 thuộc Viện ĐT-VT, Trung tâm KHKT-CNQS
Đơn xin sao chép ton bộ hoặc từng phần của ti liệu ny phải gửi
đến Viện ĐT-VT trừ trờng hợp sử dụng với mục đích nghiên cứu
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
Bộ khoa học & công nghệ Bộ quốc phòng
Trung tâm KHKT & CNQS
Viện điện tử -viễn thông
17 Hong Sâm, Nghĩa Đô, Cầu Giấy, H Nội
Chơng trình KC.01
Nghiên cứu thiết kế chế tạo
máy đo xa laser rắn
Bớc sóng 1,54m tần lặp cao
Mã số: KC.01-25
Báo cáO tổng kết KH&KT đề ti
Chủ nhiệm đề ti: PGS.TS. Hồ Quang Quý
Bản thảo viết xong 11/2005
Ti liệu ny đợc chuẩn bị trên cơ sở Kết quả nghiên cứu thực hiện
Đề ti cấp Nh nớc, mã số KC.01-25.
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
Lời mở đầu
Từ khi Laser ra đời, các thiết bị đo xa đã đợc thiết kế chế tạo trên ba
nguyên lý: so pha, dịch tần v xung. Các máy đo xa sử dụng so pha v dịch tần
có độ chính xác cao (đến cỡ mm), tuy nhiên cự ly đo ngắn vì sử dụng các laser
công suất thấp nên chỉ sử dụng trong các công nghệ xây dựng nhỏ, chế tạo
máy, đóng tu, máy bay. Các laser đo xa xung ngắn cỡ ns, công suất lớn nh
laser YAG Neodym, thuỷ tinh Neodym, đợc sử dụng đo cự ly di. Tuy nhiên
cho đến nay các máy đo xa kiểu ny có độ chính xác không cao (5m), vì
chúng phụ thuộc vo công nghệ điện tử, khi thiết kế các mạch khuyếch đại,
mạch đếm xung v mạch tạo xung chuẩn. Tuy nhiên, sai số ny vẫn có thể
chấp nhận đợc khi xác định cự ly hng km. Ngoi các máy đo xa laser ngắn
công suất lớn có thể phát với tần số lặp cao (đến 40 Hz thậm chí cao hơn) cho
một khả năng bám sát mục tiêu di động ở cự ly lớn. Nhiều nớc đã chế tạo
máy đo xa laser tần số lặp cao với mục đích bám v xác định vị trí của các vật
bay - kiểm tra đờng bay của tên lửa, đạn pháo v,v . Đặc biệt trong quân sự,
các laser tần lặp cao v đo xa laser tần lặp cao sử dụng trong việc bám v xác
định mục tiêu v điều khiển vũ khí tấn công mục tiêu đã phát triển mạnh v
đa vo áp dụng rộng rãi v chiếm một vị trí rất quan trọng trong chiến lợc
bảo vệ v tấn công ở quy mô ton cầu. Các cuộc chiến tranh ở Nam T, I Rắc
v Afganixtan đã chứng tỏ tác dụng của đo xa laser tần lặp cao. Hiện nay công
nghệ chế tạo vẫn đang phát triển mạnh mẽ trên thế giới. Một trong những
hớng đợc u tiên trong nghiên cứu khoa học v công tác thiết kế l
tập trung
vo các máy định vị laser có khả năng phát hiện, nhận biết v bám các mục
tiêu trên không ở những cự ly lớn (trên 1000 km) v thu đợc những hình ảnh
thực (ba chiều) của chúng. Điều ny lm cho các máy định vị laser trở thnh
những phơng tiện có triển vọng sử dụng trong các hệ thống vũ khí mới (vũ
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
khí laser, siêu cao tần v một số hệ thống tên lửa chiến lợc). Hiện nay công
nghệ chế tạo máy đo xa laser vẫn đợc quan tâm nhiều nhằm mục đích nâng
cao công suất phát, tần số phát v độ chính xác.
Những năm gần đây chúng ta cũng bắt đầu lm quen với một số hệ
thống, thiết bị quang điện tử, trong đó có các máy đo xa laser, máy điều khiển
tên lửa bằng laser. Một số thiết bị đo xa laser tần lặp 10 Hz đã đợc trang bị v
đa vo sử dụng. Tuy nhiên, thời hạn sử dụng đã hết v các thiết bị ny xuống
cấp nhanh chóng. Một số thiết bị ny đã đợc đa vo sửa chữa từng bộ phận,
song vì thiếu vật chất cơ sở v một số lý do khó khăn trong đối ngoại v hợp
tác nên các thiết bị ny không đợc sửa chữa một cách ton vẹn. Ngoi ra
trong thời gian gần đây nhiều đề ti nghiên cứu sử dụng đo xa laset tần lặp cao
cho pháo binh phòng không v xây dựng trờng bắn với hệ theo dõi vật bay
tốc độ cao đã gặp phải khó khăn về thủ tục mua từ nớc ngoi. Đặc biệt sau
cuộc chiến tranh I Rắc thì các thiết bị quang lợng tử, trong đó có thiết bị đo
xa laser tần lặp cao bị cấm vận một cách ton bộ.
Bản thân chúng ta cũng bắt đầu nghiên cứu chế tạo máy đo xa laser v
tập trung nhiều sức lực v kiến thức để cố gắng khôi phục các thiết bị đo xa
laser tần lặp cao sẵn có.
Phân viện VLKT thuộc viện KTQS trớc đây v nay viện ĐT-VT
Trung tâm KHKT & CNQS đã triển khai nhiều đề ti nghiên cứu cấp BQP về
chế tạo máy đo xa laser, khôi phục sửa chữa các thiết bị đo xa v điều khiển
laser cho Không Quân v
thu đợc một số kết quả nhất định. Ngay từ những
năm 80 của thế kỷ trớc (thế kỷ 20), chúng tôi đã bắt tay vo nghiên cứu sửa
chữa các đi đo xa OH v H trên máy bay SU22M v SU27. Từ những
nghiên cứu đó chúng tôi bắt tay vo xây dựng dây chuyền sửa chữa OH.
Hiện nay dây chuyền lm việc hiệu quả. Tuy nhiên, điều muốn nói l dây
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
chuyền ny chỉ tập trung sửa chữa nhỏ, còn ở mức độ đại tu không thể thực
hiện đợc, vì phải nhập ngoại các linh kiện lớn, đặc chủng. Trên cở sở nghiên
cứu máy đo xa laser OH, chúng tôi đã nghiên cứu sửa chữa đi đo xa H
trên máy bay SU27 với tần lặp 10 Hz. Vì điều kiện kinh phí v vật t quan
trọng phải nhập ngoại, nên trong quá trình sửa chữa chúng tôi cũng chỉ tập
trung phát hiện các hỏng hóc, tìm hiểu nguyên nhân để khôi phục một số máy
nếu có thể v chủ yếu tập trung tăng cờng chất lm lạnh v thực hiện thay thế
từng cụm linh kiện để nâng cao công suất phát, bảo đảm tần số phát. Cũng
trong những năm 80 đến nay, chúng tôi đã bắt đầu nghiên cứu chế tạo máy đo
xa laser sử dụng YAG: Nd dới dạng mẫu v sau đó chế tạo máy kích thớc
nhỏ cho pháo binh. Các nghiên cứu trên chỉ tập trung vo máy laser đơn xung
vì lý do kinh phí v nhiều lý do vật t, công nghệ khác.
Hiện nay trong quân đội đang có nhu cầu ứng dụng đo xa laser tần lặp
cao trong tổ hợp quan sát v điều khiển bám tự động cho pháo phòng không.
Bộ đội biên phòng, Tổng cục Hải quan cũng đang có nhu cầu cung cấp tổ hợp
quan sát bờ biển, có thể quan sát đợc khoảng cách, tốc độ của các tu thuyền
trên biển ban ngy cũng nh ban đêm. Để có đợc các tổ hợp trên, cần phải
nhập đo xa laser tần lặp cao >10Hz từ nớc ngoi. Tuy nhiên việc nhập ngoại
đo xa laser từ nớc ngoi hiện nay gặp rất nhiều khó khăn: thứ nhất, không thể
nhập hng loạt vì đây l thiết bị cấm; thứ hai, nếu có mua đợc đơn chiếc bằng
các con đờng khác nhau thì chúng ta không chủ động về mặt chất lợng,
đồng thời không có bảo hnh. Điều n
y đã xảy ra trong thực tế khi mua máy
đo xa laser từ Ixraen. Các Công ty cho hng v bán sản phẩm với các thông
số khác nhau, nên sau khi mua về không thể sử dụng đúng mục đích v sau
một thời gian sử dụng đã xảy ra hỏng hóc m không thế thay thế hoặc sửa
chữa.
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
Để khắc phục tình trạng ny, Bộ KHCN cũng nh Bộ quốc phòng đã
có chủ trơng tạo điều kiện cho các chuyên gia trong nớc nghiên cứu chế tạo
đo xa laser.
Trong giai đoạn trớc, Viện công nghệ quốc gia đã hon thnh đề ti
Nh nớc Đo xa laser tần lặp 3 Hz. Tuy nhiên sản phẩm chỉ dừng lại ở dạng
mẫu, do đó không thể đa vo sử dụng, đặc biệt trong quân sự. Ngoi ra với
tần lặp 3Hz cha đáp ứng nhu cầu sử dụng trong quân sự hiện nay.
Việc chế tạo các thiết bị đo xa laser tần lặp cao cần có một sự đầu t
nghiên cứu sâu hơn về khoa học công nghệ v lực lợng con ngời v thời
gian, vì chúng có đặc thù riêng.
Theo công nghệ tiên tiến hiện nay, laser tần lặp cao có hoạt chất đặc
biệt, dạng pha tạp để phổ hấp thụ hiệu dụng lớn hoặc kết cấu nhiều lớp mỏng
để dễ thoát nhiệt. Với các hoạt chất ny thì chỉ cần lm lạnh bằng thổi không
khí, nên kích thớc nhỏ gọn. Với các hoạt chất cổ điển nh hiện nay thì cần
phải lm lạnh bằng chất lỏng. Việc lm lạnh rất phức tạp, phải đảm bảo ổn
định với các chất lm lạnh v chất hấp thụ phổ đèn bơm phi hiệu dụng phải
phù hợp với độ dẫn nhiệt cao. Sau những kinh nghiệm sửa chữa máy đo xa
laser trớc đây cho thấy công nghệ quang học sử dụng cho máy đo xa laser
cũng quan trọng không kém . Để có đợc sự phù hợp giữa đầu phát v đầu thu
v kính ngắm công nghệ vi tinh chỉnh rất cần thiết, nó đòi hỏi đầu t lớn về
thiết bị v tay nghề của kỹ s.
Các đặc thù riêng ny đã lm cho giá thnh của máy đo xa laser tần
lặp cao nâng lên rất nhiều so với máy đo xa laser đơn xung.
Tuy nhiên kết quả nghiên cứu sau một thời gian di v có sự đầu t
của Nh nớc, nên một số cơ sở nghiên cứu nh: Trung tâm KHKT & CNQS ,
Viện CNQG, Bộ công an v Viện Vật lý thuộc Viện KHCN Việt Nam đã có
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
một số thiết bị đo đạc, chuẩn chỉnh, v các máy móc phục vụ gia công quang
cơ chính xác, nên việc nghiên cứu chế tạo đo xa laser tần lặp cao ở nớc ta đã
có cơ sở bớc đầu để phát triển.
Máy đo xa laser (laser rangefinder- LRF) l thiết bị đo khoảng cách
đến mục tiêu bằng cách đo thời gian cần thiết để chùm ánh sáng đi lại một
vòng từ máy đến mục tiêu. Laser YAG: Nd đợc sử dụng rộng rãi cho máy đo
xa laser trong quân sự v thay thế laser Ruby từ năm1960. Máy đo xa laser
ny đợc trang bị trong các tổ hợp vũ khí trang bị để tăng độ chính xác.
Các laser Raman- shifted Nd: YAG, OPO-Nd: YAG v thuỷ tinh Er (
Er: Glass) đợc phát triển trong những năm từ 1970 đến giữa những năm 80
nh những laser không ảnh hởng đến mắt ngời quan sát thay thế cho laser
Nd: YAG.
Có thể rút ra mấy điểm chính sau đây lm nên xuất phát của đề ti
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần số
lặp cao, mã số KC.01.25
1. Nớc ngoai đã nghiên cứu chế tạo, sản xuất v đa vo sử dụng trong
quân sự nhiều loại đo xa laser có bớc sóng 1,06m v 1,54m với tần
số lặp cao trên 10Hz.
2. Cho đến nay trong nớc chỉ mới tập trung vo công việc sửa chữa một
số đo xa laser v bớc đầu nghiên cứu chế tạo đo xa laser bớc sóng
1,06m, tần lặp thấp, đến 3Hz.
3. Có nhu cầu sử dụng đo xa laser tần lặp cao trên 10Hz trong nớc, nhất l
quân đội.
4. Một số cơ sở nghiên cứu có điều kiện nghiên cứu v chế tạo đo xa laser
tần lặp cao, có bớc sóng khác nhau, có thể bớc đầu đi vo nghiên cứu
phát triển.
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
Đề ti: Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng
1,54m tần số lặp cao, mã số KC.01.25, triển khai từ tháng 1/2004 đến
tháng 12/2005 đã hon thnh theo mục tiêu, phơng pháp tiếp cận v nội
dung đã đặt ra.
Về mục tiêu:
1. Nghiên cứu chế tạo mẫu máy đo khoảng cách bằng laser bớc sóng
1,54m tần lặp cao có thể di chuyển đợc bằng xe cơ giới.
2. Tiến tới nghiên cứu hon thiện công nghệ, thu gọn kích thớc v đa
ra ứng dụng ngoi hiện trờng.
3. Đo tạo cán bộ chuyên môn kỹ thuật v ứng dụng thiết bị đo xa
laser.
Về phơng pháp tiếp cận:
1. Thông qua tổng quan, nghiên cứu các t liệu khoa học, kỹ thuật
v công nghệ cũng nh các công trình nghiên cứu của các nh khoa học trong
v ngoi nớc thu thập đợc từ nhiều nguồn, nhóm đề ti đã xuất phát nghiên
cứu cơ bản bằng lý thuyết các vấn đề liên quan đa ra những định hớng về
giải pháp công nghệ, kỹ thuật cho việc thiết kế chế tạo.
2. Kết hợp khảo sát một số mẫu thiết bị đo xa laser đơn lẻ với tính
năng thấp hơn, đánh giá khả năng các vật liệu, linh kiện trong v ngoi nớc
để tính toán, thiết kế mẫu cho máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp
10Hz.
3. Liên kết cùng với các cơ sở nghiên cứu khoa học công nghệ v
các cơ sở chế tạo mẫu thử nghiệm trong nớc để thiết kế v chế tạo một số chi
tiết quang- cơ-điện đơn giản thay thế cho việc mua hon ton ở nớc ngoi.
Tích hợp các khối đã chế tạo thnh mẫu trên cơ sở các tính toán tối u.
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
4. Quan hệ với các cơ sở đo tạo để triển khai nghiên cứu v chuyển
giao kiến thức khoa học v công nghệ về laser nói chung v đo xa laser nói
riêng cho cán bộ nghiên cứu v giảng dạy trẻ.
5. Quan hệ với các cơ sở nghiên cứu quang học, quang-cơ v quang
tử ở nớc ngoi để tham quan v học hỏi kinh nghiệm phục vụ cho nhiệm vụ
của đề ti.
Về nội dung v kết quả của đề ti đợc trình by ngay sau đây.
Ton cảnh đo xa laser tần lặp 10Hz trình by trong hình 1 v một số bộ
phận chính trình by trong hình 2.
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
H
ình 1. Ton cảnh máy đo xa laser ESLRF
Mắt kiểm tra,
đặt cự li đo tối
thiể
Mắt quan sát
v ngắm mục
tiê
Mn hình chỉ
thị số liệu
Các núm điều
khiển chế độ
hiển thị
Các núm điều
khiển chế độ
lm việc
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
Hình 2. Các bộ phận chính của đo xa laser ESLRF
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
nội dung chính
Sau đây l tóm lợc kết quả nghiên cứu của đề ti
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
Phần A
các kết quả nghiên cứu
thực hiện theo hợp đồng
I. Báo cáo phân tích các thông tin về máy đo xa laser trong quân sự
Nghiên cứu tìm hiểu thông tin về máy đo xa laser trong quân sự l
một vấn đề quan trọng v đặt ra nh một sản phẩm của đề ti. Đây l nội dung
nghiên cứu của nhánh KC-01/04. Các kết quả nghiên cứu đã trình by trong 02
Xemina khoa học v tổng hợp thnh 02 chuyên đề riêng:
1) Tình hình nghiên cứu v ứng dụng đo xa laser trong nớc;
2) Tình hình nghiên cứu phát triển v ứng dụng đo xa laser trong quân sự
trên thế giới.
Nội dung của hai chuyên đề ny đợc trình by trong Báo cáo kèm theo
của đề ti: Tình hình nghiên cứu, ứng dụng đo xa laser trong quân sự
Các bảng tổng kết các thiết bị đo xa laser trong v ngoi nớc sau đây
sẽ cho ta thấy rằng: Đo xa laser trong quân sự đợc quan tâm nghiên cứu v
phát triển mạnh mẽ ở trên thế giới. Trong khi đó trong nớc ta vẫn sử dụng các
đo laser của Liên xô (trớc đây) hay Nga (hiện nay). Các máy đo xa ny l
thuộc thế hệ cũ đã đến thời kỳ thay thế v không thể sửa chữa.
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
1. Một số đo xa laser có mặt tại Việt Nam
TT Ký hiệu Nớc SX Loại laser Bớc sóng
{nm}
Cự ly đo
{km}
Tần số
[Hz]
1
OH
Nga Thuỷ tinh Nd 1064 20 20
2
Nga Thuỷ tinh Nd 1064 40 10 - 40
3
- 1
Nga YAG: Nd 1064 7 Đơn xung
4
LME
Thuỵ điển Thuỷ tinh Nd 1064 6 Đơn xung
5
- 3 - 1
Nga YAG: Nd 1064 7 Đơn xung
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
2. Danh mục đo xa laser tần số thấp
TT Ký hiệu Hãng
sản xuất
(Nớc SX)
Bớc
sóng
(àm)
Tần
số
lặp
(Hz)
Mục đích (đối
tợng sử dụng)
Nguồn
phát
Cự
ly
(Km)
Năng
lợng
( mJ )
Độ
rông
xung
(ns)
1 ESLR-
1000
ADI Ltd.(úc) 1,54 - Trinh sát Thuỷ tinh
Erbium
12 8 -
2 MTL-8 Alennia
(Italia)
1,06 1 Tăng- thiết giáp Nd: YAG 9 - -
3 LH-7800 Asenlsan
(Thổ Nhĩ Kỳ)
1,06 1/5 Pháo binh Nd: YAG 9 8-15 8
4 AR3 ATCOP
(Pakistan)
1,06 1/3 Xe tăng,bộ binh Nd: YAG 10 12 9
5 TR2 ATCOP
(Pakistan)
1,06 1/3 Xe tăng, bộ binh Nd: YAG 9 12 12
6 H
L-58
Avimo Ltd
(Anh )
1,06 1 Tăng Nd: YAG 10 10-25 5-20
7 LH90 Avimo Ltd
(Anh)
1,06 1/5 Tăng trinh sát
BB
Nd: YAG 10 12 10
8 L20 BASE-
Nanoquest
(Anh)
1,06 1/2 Trạm quan sát Nd: YAG 10 15 -
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
Danh mục đo xa laser tần số thấp (tiếp theo)
TT Ký hiệu Hãng
Sản xuất
( Nớc SX)
Bớc
sóng
(àm)
Tần
số lặp
(Hz)
Mục đích
(Đối tợng
sử dụng)
Nguồn phát Cự ly
đo
cực đại
(Km)
Năng
lợng
(mJ)
Độ
rộng
xung
(Ns)
9 CEYEC
Type82
CATIC
(Trung Quốc)
1,06 - Xe tăng Nd:YAG 3 - -
10 TMS303 CILAS
( Pháp)
1,54 8 Thiết giáp Nd:YAG
(Raman)
20 - -
11 TMS309 CILAS
( Pháp)
1,54 8 Thiết giáp Nd:YAG
(Raman)
20 8 -
12 AMEREL DRS
(Mỹ)
1,54 1 Bộ binh Nd:YAG
(Raman)
20 6 6
13 LH- 40 EL-OP
(Ixraen)
1,54 1/3 Thiết giáp Nd:YAG
(Raman)
20 - -
14 RLD - E Fotona
( Sloven)
1,54 1/5 Thiết giáp Thuỷ tinh
Erbium
10 8 -
15 M1 AESLR
Hughes
( Mỹ)
1,54 1 Bộ binh Nd:YAG
(Raman)
0,8 - -
16 APR- 1 Kazan
(Nga)
1,06 1/3 Phòng
không
Nd:YAG 20 15 6
17 LLSALR- E Litton
(mỹ)
1,54 1 Tăng thiết
giáp
Thuỷ tinh
Erbium
7 10 25
18 CVTTSAFV Litton
(mỹ)
1,58 1 Phòng
không Thiết
giáp
Nd:YAG
KTP- OPO
9 - -
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
Danh mục đo xa laser tần số thấp (tiếp theo)
TT Ký
hiệu
Hãng
sản
xuất
(Nớc
SX)
Bớc
sóng
(àm)
Tần
số lặp
(Hz)
Mục
đích
( Đối
tợng
sử
dụng)
Nguồn
phát
Khoảng
cách đo
cực đại
( km)
Năng
lợng
(mJ)
Độ
Rộng
Xung
(ns)
19 RLD- E Fotona
(Sloven)
1,54 1/5 Thiết
giáp
Thuỷ tinh
Erbium
10 8
-
20 M1 AESLR Hughes
( Mỹ)
1,54 1 Bộ binh Nd:YAG
( Raman)
0,8 - -
21 APR- 1 Kazan
(Nga)
1,06 1/3 Phòng
không
Nd:YAG 20 15 6
22 LLSALR- E Litton
( Mỹ)
1,54 1 Tăng
thiết
giáp
Thuỷ tinh
Erbium
7 10 25
23 CVTTS AFV Litton
( Mỹ)
1,58 1 Phòng
không
Thiết
giáp
Nd:YAG
KTP-
OPO
9 - -
Các máy đo xa laser loại ny thờng đợc sử dụng cho lực lợng bộ binh,
pháo binh v tăng thiết giáp.
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
3.Danh mục đo xa laser tần số cao 10Hz
TT
Ký
hiệu
Hãng
sản xuất
( Nớc SX)
Bớc
sóng
(àm)
Tần
số
lặp
( Hz)
Mục
đích
( Đối
tợng
sử dụng)
Nguồn
phát
Cự ly
đo
cực đại
( km)
Năng
lợng
(mJ)
Độ
rộng
xung
( ns)
1 GAQ-4 Alennia
( Italya)
1,06 20 Phòng
không
Nd:YAG 10 - -
2 LDR2 ATCO
(Pakistan)
1,06 20 Máy bay
CĐ, trực
thăng
Nd:YAG 10 - -
3 DHY 307 CILAS
(Pháp)
1,06 20 Không
quân
Nd:YAG - - -
4 TCY 901 CILAS
(Pháp)
1,06 20 Không
quân
Nd:YAG - - -
5 THS 304-
06
CILAS
(Pháp)
1,54 2-20 Không
quân
Nd:YAG
( Raman)
40 - -
6 HRLR EL- OP
( Ixraen)
1,06 20 Phòng
không
Nd:YAG 15 - -
7 HRLR-
ES
EL- OP
( Ixraen)
1,57 20 Phòng
không
Nd:YAG
OPO
20 - -
8 LR- 40 Eloptro
(Nam Phi)
1,54 20 Bám
máy bay
Nd:YAG
(Rama)
40 20 16
9 AALR Ericsson
( T. Điển)
1,06 10 Không
quân
Nd:YAG 20 - -
10 Artillery
LR
Ericsson
( T Điển)
1,06 20 Không
quân
Nd:YAG 6 - -
11 ESLR Ericsson
( T. Điển)
1,54 25 Không
quân
Nd:YAG
(Rama)
15 - -
12 HHRR-
ELR
Hughes
( Mỹ)
1,54 20 Lục quân
Hải quân
Nd:YAG
( Rama)
20 35 -
Các máy đo xa laser loại ny sử dụng cho Không quân, Hải quân với tầm hoạt
động lớn v mang tính chiến lợc.
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
4. Danh mục đo xa laser 1540nm
TT Ký hiệu Hãng Sản
xuất
( N SX)
Bớc
sóng
(àm)
Tần
số
lặp
(Hz)
Mục
đích
( đối
tợng sử
dụng)
Nguồn
phát
Cự ly
đo
cực đại
(km)
Năng
lợng
(mJ)
Độ
rộng
xung
(ns)
1 ESLR- 1000 ADI- Ltd
( úc)
1,54 - Trinh sát Thuỷ tinh
Erbium
12 8 -
2 THS 304- 06 CILAS
( Pháp)
1,54 2-20 Không
quân
Nd:YAG
( Rama)
40 - -
3 TMS303 CILAS
( Pháp)
1,54 8 Thiết
giáp
Nd:YAG
( Rama)
20 - -
4 TMS309 CILAS
( Pháp)
1,54 8 Thiết
giáp
Nd:YAG
( Rama)
20 8 -
5 AMEREL DRS
( Mỹ)
1,54 1 Bộ binh Nd:YAG
( Rama)
20 6 6
6 HRLR- ES EL-OP
(Ixraen)
1,57 20 Phòng
không
Nd:YAG
OPO
20 - -
7 LH- 40 EL-OP
(Ixraen)
1,54 1/3 P. không
T. giáp
Nd:YAG
(Raman)
20 - -
8 LR-40 Eloptro
(Nam phi)
1,54 20 Bám
MB&XT
Nd:YAG
(Raman
40 20 16
9 ESLR Ericsson
(T.điển)
1,54 25 Không
quân
Nd:YAG
(Raman
15 - -
10 RLD-E Fotona
(Sloven)
1,54 1/5 Thiết
giáp
Nd:YAG
(Raman
10 8 -
11 HHRR- ELR Hughes
(Mỹ)
1,54 20 LQ, HQ Nd:YAG
(Raman)
20 35 -
12 M1 AESLR Hughes
(Mỹ)
1,54 1 Bộ binh Nd:YAG
(Raman
0,8 - -
13 LLSALR-E Litton
(Mỹ)
1,54 1 T&Tgiáp Thuỷ tinh
Erbium
7 10 25
14 CVTTS AFV Litton
(Mỹ)
1,58 1 P. không
T. giáp
Nd:YAG
KTP- OPO
9 - -
Các máy đo xa laser loại ny sử dụng cho tất cả các quân binh chủng.
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
5. Danh mục đo xa laser tần số cao đo trên 10 km
TT Ký hiệu Hãng
SX
( Nớc SX)
Bớc
sóng
(àm)
Tần
số lặp
(Hz)
Mục
đích( đối
tợng sử
dụng)
Nguồn
phát
Cự ly
đo
cực đại
(km)
Năng
lợng
(mJ)
Độ
rộng
xung
(ns)
1 APR-1 Kazan
(Nga)
1,06 1/3 Phòng
không
Nd:YAG 20 15 6
2 GAQ-4 Alennia
(Italia)
1,06 20 Phòng
không
Nd:YAG 10 - -
3 LDR2 ATCOP
(Pakistan)
1,06 20 Máy bay
CĐ, trực
thăng
Nd:YAG 10 - -
4 THS 304-
06
CILAS
(Pháp )
1,54 2-20 Không
quân
Nd:YAG (
Raman)
40 - -
5 HRLR EL- OP
(Ixraen)
1,06 20 Phòng
không
Nd:YAG 15 - -
6 HRLR-ES EL- OP
(Ixraen)
1,57 20 Phòng
không
Nd:YAG
OPO
20 - -
7 LR-40 Eloptro
(Nam phi)
1,54 20 Bám
MB&XT
Nd:YAG
(Raman)
40 20 16
8 AALR Ericsson
(Thuỵ điển)
1,06 10 Không
quân
Nd:YAG
(Raman)
20 - -
9 ESLR Ericsson
(Thuỵ điển)
1,54 25 Không
quân
Nd:YAG
(Raman)
15 - -
10 RLD-E Fotona
(Sloven)
1,54 1/5 Thiết
giáp
Thuỷ tinh
Erbium
10 8 -
11 HHRR-
ELR
Hughes
(Mỹ)
1,54 20 Lục quân
Hải quân
Nd:YAG
(Raman)
20 35 -
Các máy đo xa laser loại ny sử dụng cho Không quân, Hải quân với
tầm hoạt động lớn v mang tầm chiến lợc.
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
6. Danh mục đo xa laser tần số cao bớc sóng 1540nm đo trên 10 km
TT Ký hiệu Hãng SX
(Nớc SX)
Bớc
sóng
(àm)
Tần
Số
lặp
(Hz)
Mục
đích
( đối tợng
sử dụng)
Nguồn
phát
Cự ly
đo
cực đại
(km)
Năng
lợng
(mJ)
Độ
rộng
xung
(ns)
1 THS 304-
06
CILAS
(Pháp )
1,54 2- 20 Không quân Nd: YAG
( Raman)
40 - -
2 HRLR-ES EL- OP
(Ixraen)
1,57 20 Phòng
không
Nd: YAG
OPO
20 - -
3 LR- 40 Eloptro
( Nam phi )
1,54 20 Bám máy
bay v xe
tăng
Nd: YAG
( Raman )
40 20 16
4 ESLR Ericsson
(T.điển)
1,54 25 Không quân Nd: YAG
( Raman )
15 - -
5 HHRR-
ELR
Hughes
(Mỹ )
1,54 20 Lục quân
HảI quân
Nd: YAG
( Raman )
20 35 -
Đo xa laser loại ny chỉ sản xuất đa vo sử dụng cho Không quân, Hải
quân với tầm hoạt động lớn v mang tầm chiến lợc. Qua bảng thống kê trên
ta thấy loại ny rất hiếm cả về số nớc sản xuất (5 nớc) v về chủng loại.
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
7.Các thông số kỹ thuật v công nghệ
của một số đo xa laser bớc sóng 1,54 (Eye- Safe)
T
T
Ký mã hiệu Trọng
lợng
(KG)
Kích thớc
(mm
3
)
Sai
số đo
(m)
Trờng
thu
(mrad)
Hệ số
kđ
của
têlêscôp
Nguồn
nuôi
V dc
Yếu tố
thu
(độ nhạy)
nw/dB)
1 HRLR- ES 13 430x260x220 5 2 6 28
2 TMS303 2,2 78,7x119x190 - - - - -
3 TMS309 6 320x180x110 7 0,5 - 20-30 InGaAs
4 LH- 40 1,5 170x165x805 -
6
6 10-30
5 LR- 40 13,5 460x230x200 5 1,2 18-32 < 15(>52)
6 CVTTS-
AFV
3,6 246x46x208 - - - 16-33
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
II. Báo cáo về các tham số tính toán tối u cho laser tần lặp cao v máy đo
xa laser (Có văn bản kèm theo nh một phần hồ sơ đề ti)
Nội dung của sản phẩm ny đợc trình by riêng trong báo cáo:Báo
cáo về các tham số tính toán tối u cho laser tần lặp cao v máy đo laser.
Sau đây l một số tham số chính đã tính toán cho ESLRF
2.1. Nhiệm vụ các bộ phận trong sơ đồ thiết kế
1.1. Anten phát có nhiệm vụ tạo chùm tia song song v hớng tới mục
tiêu.
1.2. OPO có nhiệm vụ biến đổi bớc sóng laser từ 1,06àm sóng 1,54 àm.
1.3. Laser YAG:Nd Phát chùm tia laser bớc sóng 1,06àm với tần số
10Hz.
1.4. Tinh thể Cr
+4
nằm trong buồng cộng hởng laser có nhiệm vụ biến
điệu, rát ngắn xung xuống còn 10ns.
1.5. Photodiode 8C443, tiền khuyếch đại vo mạch thu có nhiệm vụ thu
chùm tia laser 1,06àm ở đầu cuối của laser, khuyếch đại tín hiệu thu đợc lm
xung Start.
1.6. Anten thu có nhiệm vụ hội thụ tín hiệu laser tán xạ từ mục tiêu vo
vùng nhạy của photodiode D154- 03- 02.
1.7. PhotodiodeD D154- 03- 02 , gắn với mạch tiền khuyếch đại v mạch
thu có nhiệm vụ thu tín hiệu laser, khuyếch đại tín hiệu thu đợc lm xung
Stop.
1.8. Mạch khuyếch đại, so sánh, đếm, tính khoảng cách, có nhiệm vụ
khuyếch đại xung điện từ hai photodiode, tạo xung đếm chuẩn, ghi lại thời
điểm Start v Stop, tính khoảng cách đến mục tiêu.
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
1.9. Điều khiển tần số có nhiệm vụ đặt tần số lm việc của máy (0,1 Hz ữ
10Hz), đa các tín hiệu điều khiển đến bộ nguồn tổng hợp v mạch khuyếch
đại, mạch tính khoảng cách.
1.10. Bộ nguồn tổng hợp có nhiệm vụ cấp nguồn DC 5V, DC 12V cho
photodiode mạch tiền khuyếch đại, mạch khuyếch đại v cấp nguồn 220V AC
v 1,5 KV cho đèn bơm laser, 220V AC cho máy bơm lm lạnh.
1.11. Kính ngắm có nhiệm vụ hớng anten thu vo mục tiêu.
1.12. Mn hiển thị có nhiệm vụ lu trữ số liệu v đa ra mng hình tinh
thể lỏng các số liệu về khoảng cách, ngy tháng đã đo.
1.13. Bình lm lạnh có nhiệm vụ bảo đảm cho hoạt chất có nhiệt độ
luôn luôn nhỏ hơn 30.
2.2. Yêu cầu chỉ tiêu kỹ thuật chính của các bộ phận .
2.1. Anten thu & phát: Hệ số khuyếch đại 7*, góc mở 7.
2.2. OPO: Bớc sóng ra: 1,54 àm, độ rộng xung: ~ 10 ns,
năng lợng: :~15mJ .
2.3. Laser YAG:Nd: độ rộng xung: 10ns, năng lợng >120mJ,
tần lặp 10Hz.
2.4. Diều khiển tần số: thay đổi các tần số: 0,1;1; 3; 5; 10Hz.
2.5. Bộxử lí tín hiệu: sai số phép đo khoảng cách: 5m, tốc độ xử lí <
20ns, > 40Hz.
2.6. Nguồn nuôi tổng hợp: 5V DC, 12V DC, 220V AC, xung mồi 1,5 KV.
2.7. Bình lm lạnh: nhiệt độ < 30C, tốc độ nớc chảy: 50cm/s.
2.8. Các đầu thu có độ nhạy ở bớc sóng 1,54 v 1,06 àm với công suất
ngỡng nhạy 15nW.
Đề ti KC.01-25 Báo cáo tổng kết Khoa học v Kỹ thuật
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy đo xa laser rắn bớc sóng 1,54m tần lặp cao
_______________________________________________________________________
2.3. Giải trình chi tiết
2.
3.1. Laser YAG:Nd:
Laser YAG: Nd ding để phát chùm tia laser bớc sóng 1,06àm với tần
số 10Hz. Laser YAG:Nd có các bộ phận chính sau:
2.3.1.1. Thanh hoạt chất:
Thanh hoạt chất có dạng thanh hình trụ, trong suốt đối với bức xạ laser
=1,06àm. Hoạt chất l tinh thể Nd: YAG -Neodymium doped Yttrium
Aluminum Garnet (Y
3
Al
5
O
12
). Thanh hoạt chất đợc sử dụng có các đặc trng
kỹ thuật sau:
- Mặt sóng truyền qua: /8
(trên 1 inch của độ di )
- Hệ số suy giảm : trên 25 dB
- Chất lợng bề mặt: 10/5
- Clear Aparature : 95%
- Độ song song : < 10 giây cóc
- Độ vuông góc : < 5 phút
- Độ phẳng bề mặt : /10 = 632,8nm
- Sử lý ban đầu : mi bóng/ đánh bóng
- Sai số đờng kính : + 0,0; - 0,025 mm
- Sai số chiều di : + 0,5 mm
Các lớp phủ mng mỏng trên các đu thanh
- AR/ AR 1604 nm, R < 0,15 %
Ngỡng trên > 20 J/ cm, xung 10 ns
- Hai lớp: HR 1064 nm >99,8%
HT 808 nm >95,0%
Ngỡng trên >15 J / cm, xung 10 ns
