激光测距系统优化设计研究

隋鑫，杨坤，王贺

　　摘　要：综合考虑激光测距系统存在的现实问题，结合可维修性原则，对激光测距系统进行了多方面的改进性设计，给出了设计思路和设计方法。实践表明，这样设计，大大提高了维修效率，降低了维修成本，为装备技术保障提供了有利支撑。

　　关键词：激光测距；优化设计

1  引言

对于激光测距系统，在实际应用过程中，不仅仅要求其功能完备、性能可靠，更要求具有可维修性，缺少了可维修性，系统的维护保养和修理将变得困难，从而会严重制约系统作战效能的发挥。因此，本文对现有激光测距系统进行了深入分析研究，梳理了存在的矛盾问题，探讨了系统可维修性的设计方法，同时能够为其它系统的可维修性设计提供思路和参考。[1]

2  激光测距系统存在的问题及不足

目前，激光测距技术比较成熟，已经得到了广泛应用。但是，激光测距系统在可维修性设计方面考虑得不多，使得当系统出现故障时，给维修检测和故障排除带来了一定的困难。

一是激光发射轴和激光接收轴的调整不够方便快捷。激光发射轴、激光接收轴与瞄准轴发生三轴偏离是不可避免的现实情况。通常情况下，需要利用三轴调校设备进行调整校正，并且校正过程耗时费力，大大增加了维修时间和难度。

二是激光测距系统的电路板故障率较高。随着激光测距系统的长期和频繁使用，激光测距系统的电路故障率较高，多数故障是由于高压电源对电子元器件造成了击穿或烧毁。同时，多个电路板上设计有高压电源电路，没有对高压电源进行独立隔离，造成多个电路板故障。

三是高压电源不便于快速测量。激光器的高压电源需要根据实际情况进行调整，但是，对于有些激光测距系统，需要先对系统的部组件进行实车拆卸以及部件分解，然后才能进行高压调整和测量，大大增加了系统维修的复杂性和不便性。

3  系统的可维修性设计

3.1  激光发射系统

激光发射系统主要由激光器和激光发射光学系统组成。为了便于激光器调试，激光器内部的光学谐振腔采用折叠腔，主要由介质膜片和四面体棱镜组成，介质膜片的一半为全反射镜，另一半为透反镜。这样设计，即使四面体棱镜发生位置偏移的话，入射和出射于四面体棱镜的光束可以一直保持平行。因此，在安装调试和维修时，四面体棱镜和介质膜片不用严格平行以及与激光棒的端面不用严格垂直，这样大大降低了调试和维修的难度。

3.2  激光接收系统

激光接收系统主要由激光接收光学系统、光电探测器和放大器组成。激光接收光学系统共用瞄准仪器部分光路，通过分光镜进行分光，这样大大减少了光学系统的复杂度，减少了维修工作量。光电探测器选用SPD-052型光电雪崩二极管，它具有探测灵敏度高、光敏响应范围宽、响应速度快、内增益高和工作电压低等特点。光电雪崩二极管的光敏面直径远远大于小孔光栏直径，所以该二极管的安装精度要求不高，维修更换时，只要将雪崩管组件安放在雪崩管座中即可，大大减少维修的难度和复杂性。若选用C30950E硅雪崩二极管，由于光敏面较小，更换时需要将激光测距机从车辆上拆卸下来，利用激光三轴调校设备进行激光接收轴的校正，并且调整起来非常耗时。

3.3  激光测距电源和计数电路

激光测距系统的电源和计数电路主要为激光测距系统提供电源、控制时序、计数算距、送达数据进行显示和参与解算。电源主要包括激光器和雪崩管工作所需的高压电压电源，以及各电路板所需的低压电源。由于高压电路容易烧毁电子元器件，故障率较高，本系统将高压电源电路与低压电源电路进行独立设计，即分别为独立的高压电源板和低压电源板，两个电路板的高压和低压电源互不干扰。计数电路采用CPLD芯片进行控制和计数功能的一体化设计，大大简化电路设计的复杂性，同时也减少了电路板的数量，提高了电路系统的集成度。这样，在维修时，只需根据实际情况更换高压电源板、低压电源板和计数板，并且低压电源板和计数板的故障率很低，大大减少了维修的复杂性和维修成本。

4  结束语

激光测距系统的可维修性对于系统发挥最大效能具有重要意义，可维修性设计已成为激光测距系统研制阶段不可缺少的工程活动。该系统的实际应用表明：通过对激光测距系统的可维修性进行改进设计，大大提高了系统的维修效率，节约了成本。[2]

参考文献：

[1]赵勇等.某型防空光电火控系统可靠性及维修性设计分析 [J].国防技术基础，2006（10）：25-28.

[2]李伟刚等.潜艇液压系统可维修设计研究[J].机械设计与制造，2010（11）:6-8.

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