[实用新型]一种具有自动跟踪功能的飞焦级激光微能量计

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种具有自动跟踪功能的飞焦级激光微能量计，属于激光测量技术领域。

背景技术

近年来随着激光制导、激光测距等产品的问世，激光远距离目标漫反射回波能量的检测也提到日程上来，它要求测量的激光能量最小量值都在几个fJ/cm²量级。并且，随着对动目标检测的需求，要求激光能量计具有自动跟踪功能。

目前已有的脉冲激光微能量计最小可测量的能量是800fJ/cm²，是中国计量科学研究院于近年研制的产品。该能量计由探测器和信号处理及显示系统组成，没有光学系统和自动跟踪系统，不具备观察、瞄准和自动跟踪功能。

国际上，根据美国国家标准研究院的报道，在其国家标准实验室内通过扩大基准激光束的口径以及光楔分束的方法，建立了最小能量标准为2.6fJ/cm²的系统，该系统的能量接收器采用了雪崩光电二极管探测器(APD)，它的灵敏度高，需要在400V的工作电压和恒温的环境下进行工作，故不适用作通用的脉冲激光微能量计，它也没有观察、瞄准装置，不能对远距离目标的激光漫反射回波信号进行检测，也不能在室外使用，其也不具备自动跟踪功能。

专利号为ZL 200910089555.7的专利中，提出了一种飞焦级激光微能量计，可以精确测量2.2fJ/cm²～5×10⁵fJ/cm²的激光能量，并在该系统中加入了观测系统，具有观察和瞄准功能。但此专利中的飞焦级激光微能量计不能同时进行激光能量的测量和对目标的观察、瞄准，它是利用旋转平面反射镜进行激光测量通路和观察、瞄准通路之间的切换。因此，此专利只能对目标进行静态测量，不能实现对动目标的跟踪测量。

本实用新型在上述飞焦级激光微能量计中引入了激光分束镜和CCD观瞄系统，可实现激光能量测量和对目标观察、瞄准的同步进行，同时利用图像采集卡采集CCD输出的视频图像传入图像跟踪系统处理，从而达到对动目标的自动跟踪测量的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有的飞焦级激光微能量计不能对动目标进行自动跟踪测量的问题，提出一种具有自动跟踪功能的飞焦级激光微能量计。

本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的。

本实用新型的一种具有自动跟踪功能的飞焦级激光微能量计，包括第一凸透镜、第二凸透镜、凹透镜、分束镜、CCD摄像机、探测器、信号处理及显示系统、图像自动跟踪系统和电控转台系统；

第一凸透镜、第二凸透镜和凹透镜组成光学系统，三块透镜是共轴的；三块透镜与分束镜的排列顺序为第一凸透镜、第二凸透镜、凹透镜和分束镜；分束镜的中心在并排的三块透镜的光轴上；

第一凸透镜、第二凸透镜、凹透镜、分束镜和探测器组成探测系统，对目标物的激光回波能量进行测量；

第一凸透镜、第二凸透镜、凹透镜、分束镜和CCD摄像机组成观察瞄准系统，对目标物进行观察和瞄准，观察目标的距离为1m～∞；

其中第一凸透镜的直径为252mm及以上；

探测器与三块透镜和分束镜是共轴的，并可相对移动，探测器的光敏面中心位于三块透镜的聚焦点上，由于被测目标与飞焦级激光微能量计的距离不同，三块透镜对能量的聚焦点就会不同，可通过三块透镜与探测器的相对移动，使探测器的光敏面中心位于三块透镜组的聚焦点上，从而确保来自目标的激光能量都能被探测器接收，最小可测激光能量密度为1.96fJ/cm²；

CCD摄像机的光敏面到分束镜中心的距离与探测器的光敏面到分束镜中心的距离相等；CCD摄像机、分束镜和探测器为一个整体，可以相对于三块透镜整体移动，达到同步调焦的目的。

分束镜采用真空镀膜工艺，对可见光具有高透射性能，对激光具有高反射性能，且透过率与反射率均可达95％以上，从而能够满足在获得清晰的可见光观瞄图像的同时，对于激光能量的损失也很小；因此，可实现激光能量测量和对目标观察、瞄准的同步进行；

激光能量照射到目标之后，反射的能量通过光学系统后经过分束镜反射到 探测器的光敏面上，探测器把光信号转换为电信号，然后进入信号处理及显示系统进行处理和显示；