第六章激光探测技术PPT讲稿.ppt

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1、第六章激光探测技术第1页，共45页，编辑于2022年，星期三激光是激光是2020世纪世纪以来，继以来，继原子能原子能、计算机计算机、半导体半导体之后，之后，人类的又一重大发明，被称为人类的又一重大发明，被称为“最快的刀最快的刀”、“最最准的尺准的尺”、“最亮的光最亮的光”和和“奇异的激光奇异的激光”。它的。它的亮度为太阳光的亮度为太阳光的5050亿倍。它的原理早在亿倍。它的原理早在 1916 1916 年已被年已被著名的物理学家著名的物理学家爱因斯坦爱因斯坦发现，但要直到发现，但要直到 1958 1958 年年激光才被首次成功制造。激光是在有理论准备和激光才被首次成功制造。激光是在有理论准备和

2、生产实践生产实践 迫切需要的背景下应运而生的，它一迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的而且导致整个一门新兴产业的 出现。出现。6.1 6.1 概述概述第2页，共45页，编辑于2022年，星期三激光的产生：激光的产生：原子原子或或分子分子等等微观微观粒子粒子具有高能级具有高能级E2E2和和低能级低能级E1E1，在两能级间存在着自发发射跃迁、受，在两能级间存在着自发发射跃迁、受激发射跃迁和受激吸收跃迁等三种

3、过程。受激发激发射跃迁和受激吸收跃迁等三种过程。受激发射跃迁所产生的受激发射光，与入射光具有相同射跃迁所产生的受激发射光，与入射光具有相同的的频率频率、相位相位、传播方向和、传播方向和偏振偏振方向。一个原子方向。一个原子从高能阶降到低能阶时，会放出一个光子，原子从高能阶降到低能阶时，会放出一个光子，原子在高能阶时受到一个光子的撞击，就会受激而放在高能阶时受到一个光子的撞击，就会受激而放出另外一个相同的光子，变成两个光子，如果受出另外一个相同的光子，变成两个光子，如果受激放光的过程持续产生，则所发出来的光子便会激放光的过程持续产生，则所发出来的光子便会越来越多。利用共振腔，把由光放大器所产越来越

4、多。利用共振腔，把由光放大器所产生的光线用反射镜局限在一个特定的范围内，让生的光线用反射镜局限在一个特定的范围内，让光线可以来回反射；透过共振腔的作用，能让光光线可以来回反射；透过共振腔的作用，能让光线行进的方向完全相同，能量足够大时就会有光线行进的方向完全相同，能量足够大时就会有光子射出，从而产生激光。子射出，从而产生激光。6.1 6.1 概述概述第3页，共45页，编辑于2022年，星期三激光的特点：激光的特点：1 1、定向发光、定向发光 ：普通光源是向四面八方发光。要让发：普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚

5、光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光聚光作用的作用的反光镜反光镜，使辐射光汇集起来向一个使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.0010.001弧度，接近平行。弧度，接近平行。19621962年，人类第一次使年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约用激光照射月球，地球离月球的距离约3838万公万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似

6、平行的探照灯光柱射向以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球月球。6.1 6.1 概述概述第4页，共45页，编辑于2022年，星期三2 2、亮度极高、亮度极高 ：在激光发明前，人工光源中高压脉冲：在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯氙灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。宝石激光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。体。红宝石红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照

7、度激光器发射的光束在月球上产生的照度约为约为0.020.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑明显可见。若用功率最强的探照灯照射月球，光斑明显可见。若用功率最强的探照灯照射月球，产生的照度只有约一万亿分之一产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯勒克斯，人眼根本，人眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定向发无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出，能量密度自然极高。出，能量密度自然极高。6.1 6.1 概述概述第5页，共45页，编辑于2022年，星期三3 3、颜色极纯、

8、颜色极纯 ：光的颜色由光的波长（或频率）决定。：光的颜色由光的波长（或频率）决定。一定的波长对应一定的颜色。太阳光的波长分布一定的波长对应一定的颜色。太阳光的波长分布范围约在范围约在0.760.76微米至微米至0.40.4微米之间，对应的颜色从微米之间，对应的颜色从红色到紫色共红色到紫色共7 7种颜色。种颜色。发射单种颜色光的光源称为单色光源，单色光源的发射单种颜色光的光源称为单色光源，单色光源的光波波长虽然单一，但仍有一定的分布范围。光波波长虽然单一，但仍有一定的分布范围。如氪灯只发射红光，单色性很好，被誉为单色如氪灯只发射红光，单色性很好，被誉为单色性之冠，波长分布的范围仍有性之冠，波长分

9、布的范围仍有0.000010.00001纳米，因纳米，因此氪灯发出的红光，若仔细辨认仍包含有几十此氪灯发出的红光，若仔细辨认仍包含有几十种红色。种红色。激光器输出的光，波长分布范围非常窄，因此颜色激光器输出的光，波长分布范围非常窄，因此颜色极纯。以输出红光的氦氖激光器为例，其光的极纯。以输出红光的氦氖激光器为例，其光的波长分布范围可以窄到波长分布范围可以窄到210-9210-9纳米，是纳米，是氪灯氪灯发射的红光波长分布范围的万分之二。激光器发射的红光波长分布范围的万分之二。激光器的单色性远远超过任何一种单色光源。的单色性远远超过任何一种单色光源。6.1 6.1 概述概述第6页，共45页，编辑于

10、2022年，星期三4 4、相干性好：激光的频率、振动方向、相位高度一致，、相干性好：激光的频率、振动方向、相位高度一致，使激光光波在空间重叠时，重叠区的光强分布会出使激光光波在空间重叠时，重叠区的光强分布会出现稳定的强弱相间现象。这种现象叫做光的干涉，现稳定的强弱相间现象。这种现象叫做光的干涉，所以激光是相干光。而普通光源发出的光，其频率、所以激光是相干光。而普通光源发出的光，其频率、振动方向、相位不一致，称为非相干光。振动方向、相位不一致，称为非相干光。5 5、闪光时间可以极短：由于技术上的原因，普通光源、闪光时间可以极短：由于技术上的原因，普通光源的闪光时间不可能很短，照相用的闪光灯，闪光

11、的闪光时间不可能很短，照相用的闪光灯，闪光时间是千分之一秒左右。脉冲激光的闪光时间很时间是千分之一秒左右。脉冲激光的闪光时间很短，可达到短，可达到6 6飞秒（飞秒（1 1飞秒飞秒=10-15=10-15秒）。闪光时间极秒）。闪光时间极短的光源在生产、科研和军事方面都有重要的用短的光源在生产、科研和军事方面都有重要的用途。途。6.1 6.1 概述概述第7页，共45页，编辑于2022年，星期三6 6、能量密度极大：、能量密度极大：光子的能量是用光子的能量是用E=hfE=hf来计算的，其中来计算的，其中h h为普为普朗克常量，朗克常量，f f为频率。由此可知，频率为频率。由此可知，频率越高，能量越高

12、。激光频率范围越高，能量越高。激光频率范围3.846*10(14)Hz3.846*10(14)Hz到到7.895*10(14)Hz7.895*10(14)Hz.由此看来，激光能量并不算很大，但是它由此看来，激光能量并不算很大，但是它的能量密度很大（因为它的作用范围很的能量密度很大（因为它的作用范围很小，一般只有一个点），短时间里聚集小，一般只有一个点），短时间里聚集起大量的能量，用做武器也就可以理解起大量的能量，用做武器也就可以理解了了。6.1 6.1 概述概述第8页，共45页，编辑于2022年，星期三电磁波电磁波电磁波谱可大致分为：电磁波谱可大致分为：（1 1）无线电波：波长从几千米到）无线

13、电波：波长从几千米到0.30.3米左右，一般电米左右，一般电视和无线电广播的波段就是用这种波；视和无线电广播的波段就是用这种波；（2 2）微波：波长从）微波：波长从0.30.3米到米到10-310-3米，这些波多用在雷达米，这些波多用在雷达或其它通讯系统；或其它通讯系统；（3 3）红外线：波长从）红外线：波长从10-310-3米到米到7.810-77.810-7米；米；（4 4）可见光：这是人们所能感光的极狭窄的一个波）可见光：这是人们所能感光的极狭窄的一个波段。波长从段。波长从780380nm780380nm。光是原子或分子内的电子运动状态改变时所发出的电磁光是原子或分子内的电子运动状态改变

14、时所发出的电磁波。由于它是我们能够直接感受而察觉的电磁波极波。由于它是我们能够直接感受而察觉的电磁波极少的那一部分；少的那一部分；6.1 6.1 概述概述第9页，共45页，编辑于2022年，星期三（5 5）紫外线）紫外线波长从波长从3 10-73 10-7米到米到610-10610-10米。这米。这些波产生的原因和光波类似，常常在放电时发出。些波产生的原因和光波类似，常常在放电时发出。由于它的能量和一般化学反应所牵涉的能量大小由于它的能量和一般化学反应所牵涉的能量大小相当，因此紫外光的化学效应最强；相当，因此紫外光的化学效应最强；（6 6）伦琴射线）伦琴射线 这部分电磁波谱，波长从这部分电磁波

15、谱，波长从210-9210-9米到米到610-12610-12米。伦琴射线（米。伦琴射线（X X射线）射线）是电原子的内层电子由一个能态跳至另一个能是电原子的内层电子由一个能态跳至另一个能态时或电子在原子核电场内减速时所发出的；态时或电子在原子核电场内减速时所发出的；（7 7）射线射线是波长从是波长从10-1010-1010-1410-14米的电磁波。这种米的电磁波。这种不可见的电磁波是从原子核内发出来的，放射性物不可见的电磁波是从原子核内发出来的，放射性物质或原子核反应中常有这种辐射伴随着发出。质或原子核反应中常有这种辐射伴随着发出。射线射线的穿透力很强，对生物的破坏力很大。的穿透力很强，对

16、生物的破坏力很大。6.1 6.1 概述概述第10页，共45页，编辑于2022年，星期三激光技术应用激光技术应用 ：1 1、激光加工；、激光加工；2 2、激光在医学中的应用：激光美容等；、激光在医学中的应用：激光美容等；3 3、激光在计算机方面的应用；、激光在计算机方面的应用；4 4、激光传感器（、激光传感器（laser transducerlaser transducer）利用激光）利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表，它的优点是能实现器是新型测量仪表，它的优点是能实现无

17、接触远距离测量，速度快，精度高，无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等量程大，抗光、电干扰能力强等 ；5 5、激光雷达、激光武器等。、激光雷达、激光武器等。6.1 6.1 概述概述第11页，共45页，编辑于2022年，星期三一、激光探测技术在军事上的应用一、激光探测技术在军事上的应用引信：引信：触发引信（机械引信）；触发引信（机械引信）；近炸引信（近炸引信（电子引信电子引信）；）；执行引信。执行引信。近炸引信定义：近炸引信定义：近炸引信定义：近炸引信定义：通过目标出现时周围空间物理场特性的变化感觉目标的通过目标出现时周围空间物理场特性的变化感觉目标的通过目标出现时周围空

18、间物理场特性的变化感觉目标的通过目标出现时周围空间物理场特性的变化感觉目标的存在，并在预定的位置适时起爆战斗部的一种引信。存在，并在预定的位置适时起爆战斗部的一种引信。存在，并在预定的位置适时起爆战斗部的一种引信。存在，并在预定的位置适时起爆战斗部的一种引信。6.1 6.1 概述概述第12页，共45页，编辑于2022年，星期三近炸引信：近炸引信：按其借以传递目标信息的物理场的来源可按其借以传递目标信息的物理场的来源可分为主动式、半主动式和被动式三类；分为主动式、半主动式和被动式三类；根据对目标的探测方式不同有无线电近炸、根据对目标的探测方式不同有无线电近炸、磁近炸、红外近炸、激光近炸、电容近磁

19、近炸、红外近炸、激光近炸、电容近炸、毫米波近炸等。炸、毫米波近炸等。6.1 6.1 概述概述第13页，共45页，编辑于2022年，星期三近炸引信发展：近炸引信发展：1 1、无线电引信、无线电引信利用无线电波获取目标信息的近炸引信。利用无线电波获取目标信息的近炸引信。习惯上把无线电引信以外的近炸引信，习惯上把无线电引信以外的近炸引信，统称为非无线电引信。统称为非无线电引信。起源于起源于2020世纪年代，世纪年代，19431943年装备部队，是年装备部队，是应用最为广泛的一种近炸引信，它在战应用最为广泛的一种近炸引信，它在战术导弹和战略导弹中均被广泛用。术导弹和战略导弹中均被广泛用。它不仅可以检测

20、到目标的存在，还可以获它不仅可以检测到目标的存在，还可以获得引信与战斗部最佳配合所需的目标方得引信与战斗部最佳配合所需的目标方位、距离（高度）、速度等信息。位、距离（高度）、速度等信息。6.1 6.1 概述概述第14页，共45页，编辑于2022年，星期三按工作波长分，有米波（波长为按工作波长分，有米波（波长为1-101-10米）和微波（波长米）和微波（波长为为1 1毫米毫米-1-1米）无线电引信。米）无线电引信。按工作体制分，有多普勒式、调频式、脉冲式、比按工作体制分，有多普勒式、调频式、脉冲式、比相式和编码式等无线电引信。相式和编码式等无线电引信。按无线电波辐射物理场源分，有主动式、半主动式

21、按无线电波辐射物理场源分，有主动式、半主动式和被动式无线电引信。半主动式无线电引信的辐和被动式无线电引信。半主动式无线电引信的辐射源由使用方设置在引信以外的地面上、飞机上射源由使用方设置在引信以外的地面上、飞机上或军舰上。被动式无线电引信的辐射源即为目标或军舰上。被动式无线电引信的辐射源即为目标本身。两者的敏感装置只有接收系统。主动式无本身。两者的敏感装置只有接收系统。主动式无线电引信的敏感装置既含有发射系统也包括接收线电引信的敏感装置既含有发射系统也包括接收系统它对目标探测定位的方式与雷达类似，俗称系统它对目标探测定位的方式与雷达类似，俗称雷达引信。雷达引信。6.1 6.1 概述概述第15页

22、，共45页，编辑于2022年，星期三优点优点（与机械引信相比）（与机械引信相比）它不仅可以检测到目标的存在，还可以获得引信与它不仅可以检测到目标的存在，还可以获得引信与战斗部最佳配合所需的目标方位、距离（高度）、战斗部最佳配合所需的目标方位、距离（高度）、速度等信息。速度等信息。缺点：缺点：1 1、泼长较长，角度分辨率低，作用距离尽，探测识别、泼长较长，角度分辨率低，作用距离尽，探测识别能力明显不足，对目标、环境等不能进行有效识别；能力明显不足，对目标、环境等不能进行有效识别；2 2、泼束发散角大，易被对方接收和破解等等。、泼束发散角大，易被对方接收和破解等等。3 3、随着干扰措施的加强，抗干

23、扰能力减弱，为了提、随着干扰措施的加强，抗干扰能力减弱，为了提高抗干扰，付出的代价越来越大。高抗干扰，付出的代价越来越大。6.1 6.1 概述概述第16页，共45页，编辑于2022年，星期三2 2、非无线电及多模复合近炸引信、非无线电及多模复合近炸引信无线电引信以外的其它近炸引信，如磁近炸、红外近无线电引信以外的其它近炸引信，如磁近炸、红外近炸、激光近炸、电容近炸、毫米波近炸等。炸、激光近炸、电容近炸、毫米波近炸等。近炸引信发展趋势：近炸引信发展趋势：由单模向多模发展，如红外由单模向多模发展，如红外/毫米波、激光毫米波、激光/红外成像、红外成像、双色红外等等。而毫米波与红外复合制导将是最双色红

24、外等等。而毫米波与红外复合制导将是最有前途的制导体制之一。毫米波和红外成像制导有前途的制导体制之一。毫米波和红外成像制导在使用和性能上互相补充，将两者结合取长补短，在使用和性能上互相补充，将两者结合取长补短，可取得很好的作战效果。而双色红外可取得很好的作战效果。而双色红外/毫米波双模毫米波双模三波段复合制导的反坦克武器，由于毫米波频带三波段复合制导的反坦克武器，由于毫米波频带宽和复合系统使用三波段工作，使敌方很难干扰，宽和复合系统使用三波段工作，使敌方很难干扰，且目标的伪装和隐身也难以奏效且目标的伪装和隐身也难以奏效 。6.1 6.1 概述概述第17页，共45页，编辑于2022年，星期三激光探

25、测近炸引信：激光探测近炸引信：利用激光获取目标信息的近炸引信。利用激光获取目标信息的近炸引信。发展：发展：激光技术起源于激光技术起源于2020世纪世纪6060年代；年代；发展较快，（由电磁波谱可以看出，激光是无线电波、发展较快，（由电磁波谱可以看出，激光是无线电波、毫米波、红外线等电磁波向光波频段的发展，许毫米波、红外线等电磁波向光波频段的发展，许多成熟技术可移植；及激光本身技术的优越性等）；多成熟技术可移植；及激光本身技术的优越性等）；20 20世纪世纪7070年代初应用于引信设计；年代初应用于引信设计；70 70年代末开始装备部队；年代末开始装备部队；80 80年代至今，大规模装备部队。年

26、代至今，大规模装备部队。在我国的发展：发展较慢（关键器件的国产化、实在我国的发展：发展较慢（关键器件的国产化、实用化及成本较高等）。用化及成本较高等）。6.1 6.1 概述概述第18页，共45页，编辑于2022年，星期三激光近炸引信的优点：激光近炸引信的优点：为无线电探测技术提供了必要的补充：为无线电探测技术提供了必要的补充：发射波束窄，发射信号不易被敌方接收；发射波束窄，发射信号不易被敌方接收；接收视场有限，使地方干扰机瞄准困难；接收视场有限，使地方干扰机瞄准困难；发射峰值功率较大、方向性好，探测距离发射峰值功率较大、方向性好，探测距离远；远；工作于光波波段，波长极小，使其角度和工作于光波波

27、段，波长极小，使其角度和距离分辨率极高；距离分辨率极高；发射波束旁瓣小，对地、海杂波的干扰抵发射波束旁瓣小，对地、海杂波的干扰抵抗能力较强。抗能力较强。6.1 6.1 概述概述第19页，共45页，编辑于2022年，星期三激光近炸引信的缺点：激光近炸引信的缺点：穿透大气能力不够，烟尘、云雾、雨雪等穿透大气能力不够，烟尘、云雾、雨雪等对激光的吸收和散射要比微波和毫米波对激光的吸收和散射要比微波和毫米波大得多，对天气和环境非常敏感。大得多，对天气和环境非常敏感。但主动激光探测要比被动光学探测系统得但主动激光探测要比被动光学探测系统得气候适应能力强气候适应能力强:可通过距离或速度的可通过距离或速度的选

28、通等来拒绝已经被确认为杂乱波的回选通等来拒绝已经被确认为杂乱波的回波信号。波信号。6.1 6.1 概述概述第20页，共45页，编辑于2022年，星期三激光近炸引信的特殊要求：激光近炸引信的特殊要求：1 1、近程、超近程探测（、近程、超近程探测（0.X0.X米至几十米）（激光雷达、米至几十米）（激光雷达、激光测距机为几千米至几十千米）激光测距机为几千米至几十千米）；2 2、只要求单点定距（不要求大范围测距）；、只要求单点定距（不要求大范围测距）；3 3、体积小、功耗低（主要约束条件）；、体积小、功耗低（主要约束条件）；4 4、高过载环境（几千克到几十千克）（只有半导、高过载环境（几千克到几十千克

29、）（只有半导体激光器由于其自身结构和工艺上的特点才能体激光器由于其自身结构和工艺上的特点才能适应）；适应）；5 5、弹目之间存在高速运动（必须考虑相对运动速度产、弹目之间存在高速运动（必须考虑相对运动速度产生的误差）。生的误差）。6.1 6.1 概述概述第21页，共45页，编辑于2022年，星期三激光探测技术的发展及应用前景激光探测技术的发展及应用前景1 1、反武装直升机激光近炸引信技术；、反武装直升机激光近炸引信技术；2 2、激光成像引信（比红外成像更准确）；、激光成像引信（比红外成像更准确）；3 3、远距离定高母弹开仓引信；、远距离定高母弹开仓引信；4 4、激光引信测高与引爆一体化技术；、

30、激光引信测高与引爆一体化技术；5 5、迫弹通用多选择激光近炸引信；、迫弹通用多选择激光近炸引信；6 6、高定距精度云爆弹激光近炸引信；、高定距精度云爆弹激光近炸引信；。6.1 6.1 概述概述第22页，共45页，编辑于2022年，星期三6.2 6.2 激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的作用体制常用方法：常用方法：一、几何截断定距机制一、几何截断定距机制二、距离选通定距机制二、距离选通定距机制三、脉冲鉴相定距机制三、脉冲鉴相定距机制四、脉冲激光测距定距机制四、脉冲激光测距定距机制五、微随机码定距机制五、微随机码定距机制6.2 6.2 激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的

31、作用体制第23页，共45页，编辑于2022年，星期三一、几何截断定距体制一、几何截断定距体制几何截断定距体制又称三角定距法，在各几何截断定距体制又称三角定距法，在各种导弹特别是反坦克导弹、反武装直升种导弹特别是反坦克导弹、反武装直升机导弹和各种打击空中目标的导弹激光机导弹和各种打击空中目标的导弹激光近炸引信中应用非常广泛。近炸引信中应用非常广泛。在原理上：是激光特点与近炸引信特定要在原理上：是激光特点与近炸引信特定要求相结合的产物；求相结合的产物；从系统设计角度：与激光测距、激光雷达从系统设计角度：与激光测距、激光雷达技术、无线电近炸引信技术相似。技术、无线电近炸引信技术相似。6.2 6.2

32、激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的作用体制第24页，共45页，编辑于2022年，星期三（一）几何截断定距体制作用原理（一）几何截断定距体制作用原理6.2 6.2 激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的作用体制第25页，共45页，编辑于2022年，星期三（二）几何截断定距体制特点（二）几何截断定距体制特点几何截断定距体制的产生是基于激光和近几何截断定距体制的产生是基于激光和近炸引信，特点：炸引信，特点：1 1、激光工作于电磁波的光波段，波长极小，、激光工作于电磁波的光波段，波长极小，故其发射和接收视场的集合参数可以比故其发射和接收视场的集合参数可以比较容易地使用光学元件精

33、确控制；较容易地使用光学元件精确控制；2 2、近炸引信一般只要求对超近程目标进行、近炸引信一般只要求对超近程目标进行探测。探测。6.2 6.2 激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的作用体制第26页，共45页，编辑于2022年，星期三几何截断定距体制优点：几何截断定距体制优点：1 1、定距精度高、定距精度高 全向探测激光近炸引信作用半径为全向探测激光近炸引信作用半径为3-9m3-9m，精度可，精度可达达0.5m;0.5m;前向探测激光近炸引信作用距离在前向探测激光近炸引信作用距离在1m1m以下，精度可达以下，精度可达0.1m;0.1m;2 2、全向探测激光近炸引信，可提供、全向探测激

34、光近炸引信，可提供360360度周向探测范围，度周向探测范围，处理电路无需大的改动。处理电路无需大的改动。适用：适用：非常适用对空目标近炸引信：空非常适用对空目标近炸引信：空-空导弹、地空导弹、地-空空导弹等；导弹等；同时适用要求作用距离极近、精度要求非常高的地同时适用要求作用距离极近、精度要求非常高的地面目标近炸引信。面目标近炸引信。6.2 6.2 激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的作用体制第27页，共45页，编辑于2022年，星期三几何截断定距体制缺点：几何截断定距体制缺点：1 1、定距精度受目标特性变化和作用距离影、定距精度受目标特性变化和作用距离影响较大；响较大；2 2、

35、作用距离不能现场装定。、作用距离不能现场装定。不适用：不适用：要求作用距离稍远、目标反射特性变化要求作用距离稍远、目标反射特性变化较大或要求作用距离可现场装定等的激较大或要求作用距离可现场装定等的激光炸引信。光炸引信。6.2 6.2 激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的作用体制第28页，共45页，编辑于2022年，星期三二、距离选通定距机制二、距离选通定距机制距离选通定距机制是脉冲激测距技术与无线电引信距离选通定距机制是脉冲激测距技术与无线电引信技术相结合的产物。它测定激光脉冲从弹上发射技术相结合的产物。它测定激光脉冲从弹上发射器到目标往返飞行时间的方法确定弹目距离。器到目标往返飞

36、行时间的方法确定弹目距离。原理和发射技术都与脉冲激光测距机类似，但测定时原理和发射技术都与脉冲激光测距机类似，但测定时间间隔的方法区别较大：间间隔的方法区别较大：脉冲测距机采用选通门脉冲测距机采用选通门+晶体振荡器晶体振荡器+计数器的方计数器的方法，适合在较大范围内连续变化的距离，并且法，适合在较大范围内连续变化的距离，并且在无需调整的情况下，对任一未知目标距离进在无需调整的情况下，对任一未知目标距离进行探测。行探测。这种方法对近炸引信的超近距离精确测量，需要晶这种方法对近炸引信的超近距离精确测量，需要晶体振荡器和计数器具有较高的频率体振荡器和计数器具有较高的频率（150MHz150MHz），

37、代价较大。），代价较大。6.2 6.2 激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的作用体制第29页，共45页，编辑于2022年，星期三（一）距离选通定距体制作用原理（一）距离选通定距体制作用原理6.2 6.2 激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的作用体制第30页，共45页，编辑于2022年，星期三（二）距离选通定距体制特点（二）距离选通定距体制特点距离选通定距体制激光近炸引信，实际采用的是由脉距离选通定距体制激光近炸引信，实际采用的是由脉冲无线电近炸引信借鉴而来的距离选通门法。特冲无线电近炸引信借鉴而来的距离选通门法。特点：点：1 1、近炸引信属近距离测量，使用距离选通门法通

38、常不、近炸引信属近距离测量，使用距离选通门法通常不会出现距离模糊现象；会出现距离模糊现象；2 2、近炸引信通常只要求对作用目标、近炸引信通常只要求对作用目标“定距定距”，即只对目，即只对目标是否已进入作用区域感兴趣，对于目标处于作用标是否已进入作用区域感兴趣，对于目标处于作用区域的具体的距离信息不感兴趣，因此，只要求对区域的具体的距离信息不感兴趣，因此，只要求对单一距离进行测定。单一距离进行测定。6.2 6.2 激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的作用体制第31页，共45页，编辑于2022年，星期三距离选通定距机制优点：距离选通定距机制优点：1 1、定距精度高（采用回波脉冲的相位信

39、息判断距离）、定距精度高（采用回波脉冲的相位信息判断距离）在激光近炸引信中，目标是否进入预定距离一般采取在激光近炸引信中，目标是否进入预定距离一般采取两种方法判断，一是回波脉冲信号的强度，二是回两种方法判断，一是回波脉冲信号的强度，二是回波脉冲与参考脉冲的相位延迟信息。前者不易控，波脉冲与参考脉冲的相位延迟信息。前者不易控，后者易控。后者易控。2 2、系统虚警率低、系统虚警率低 距离选通门如同一个品质很高时空过滤器：从时间距离选通门如同一个品质很高时空过滤器：从时间看，只有夹在距离门之间极短的时间段内的信号看，只有夹在距离门之间极短的时间段内的信号能够通过；从空间看，只有由距离门确定的预定能够

40、通过；从空间看，只有由距离门确定的预定距离内的回波信号可以通过。距离内的回波信号可以通过。6.2 6.2 激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的作用体制第32页，共45页，编辑于2022年，星期三三、脉冲鉴相定距体制三、脉冲鉴相定距体制脉冲鉴相定距体制是由距离选通体制改进和发展而来脉冲鉴相定距体制是由距离选通体制改进和发展而来的一种系统综合性能更好的激光近炸引信定距方的一种系统综合性能更好的激光近炸引信定距方法。法。（一）脉冲鉴相定距机制作用原理（一）脉冲鉴相定距机制作用原理激光脉冲电源激励脉冲半导体激光器发射光脉冲，激光脉冲电源激励脉冲半导体激光器发射光脉冲，经光学系统准直，照射到

41、目标表面，一部分反射经光学系统准直，照射到目标表面，一部分反射光有接收光学系统接收后聚焦到探测器光敏面上，光有接收光学系统接收后聚焦到探测器光敏面上，输出电脉冲信号，经放大、整形等处理后送到脉输出电脉冲信号，经放大、整形等处理后送到脉冲鉴相器。冲鉴相器。6.2 6.2 激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的作用体制第33页，共45页，编辑于2022年，星期三另外，激光脉冲电源激励脉冲半导体激光器的同时，激励信号经延另外，激光脉冲电源激励脉冲半导体激光器的同时，激励信号经延迟器适当的延迟后，送到脉冲鉴相器，作为基准脉冲与回波脉迟器适当的延迟后，送到脉冲鉴相器，作为基准脉冲与回波脉冲进行

42、前沿相位比较，两脉冲前沿重合，即表示目标在预定距冲进行前沿相位比较，两脉冲前沿重合，即表示目标在预定距离上时，给出起爆信号。离上时，给出起爆信号。6.2 6.2 激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的作用体制第34页，共45页，编辑于2022年，星期三（二）脉冲鉴相定距体制特点（二）脉冲鉴相定距体制特点脉冲鉴相法使用脉冲前沿鉴相器代替原来脉冲鉴相法使用脉冲前沿鉴相器代替原来的距离门，结合精密脉冲延时技术，在的距离门，结合精密脉冲延时技术，在定距精度和灵活性上，都比距离门选通定距精度和灵活性上，都比距离门选通体制有较大的提高：体制有较大的提高：1 1、定距精度更高（内部延时可控）；、定

43、距精度更高（内部延时可控）；2 2、易于实现作用距离现场装定（鉴相器结、易于实现作用距离现场装定（鉴相器结构简单、使用灵活）；构简单、使用灵活）；3 3、具有更好的抗干扰能特性和更低的虚警、具有更好的抗干扰能特性和更低的虚警率力等。率力等。6.2 6.2 激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的作用体制第35页，共45页，编辑于2022年，星期三脉冲鉴相定距体制适用范围：脉冲鉴相定距体制适用范围：非常适用要求作用距离分档可调的迫弹非常适用要求作用距离分档可调的迫弹激光近炸引信、对距离要求很高的云爆激光近炸引信、对距离要求很高的云爆弹激光近炸引信和取代几何截断体制应弹激光近炸引信和取代几

44、何截断体制应用于要求精确定距的作用距离极近的反用于要求精确定距的作用距离极近的反坦克弹药近炸引信中。坦克弹药近炸引信中。6.2 6.2 激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的作用体制第36页，共45页，编辑于2022年，星期三四、脉冲激光测距机定距体制四、脉冲激光测距机定距体制（一）原理（一）原理与用于雷达、火控等脉冲激光测距机原理完全一样：与用于雷达、火控等脉冲激光测距机原理完全一样：激光脉冲发射器向目标发射一个激光脉冲，同时向激光脉冲发射器向目标发射一个激光脉冲，同时向门控电路输入一个由发射脉冲采样得到的光电脉门控电路输入一个由发射脉冲采样得到的光电脉冲，开启门控开关，由时钟晶振

45、向计数器填充脉冲，开启门控开关，由时钟晶振向计数器填充脉冲开始计时；冲开始计时；当目标反射回波信号脉冲经放大、整形，送到控制门当目标反射回波信号脉冲经放大、整形，送到控制门并关闭门控开关，计数器停止计数。并关闭门控开关，计数器停止计数。由计数器所填脉冲数与晶振周期即可得到距离信息。由计数器所填脉冲数与晶振周期即可得到距离信息。6.2 6.2 激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的作用体制第37页，共45页，编辑于2022年，星期三（一）距离选通定距体制作用原理（一）距离选通定距体制作用原理6.2 6.2 激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的作用体制第38页，共45页，编辑

46、于2022年，星期三（二）脉冲激光测距机定距体制特点（二）脉冲激光测距机定距体制特点脉冲激光测距机定距体制是专门对激光测脉冲激光测距机定距体制是专门对激光测距技术在子母弹母弹开仓远距离作用引距技术在子母弹母弹开仓远距离作用引信中的应用前景提出的。信中的应用前景提出的。适合于引信作用距离较远、精度要求不高适合于引信作用距离较远、精度要求不高的场合。的场合。6.2 6.2 激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的作用体制第39页，共45页，编辑于2022年，星期三五、伪随机编码定距体制五、伪随机编码定距体制原理：利用伪躁声码技术，对远距离移动原理：利用伪躁声码技术，对远距离移动的目标如飞船

47、、卫星，进行远距离测量的目标如飞船、卫星，进行远距离测量时，其原理是利用相关函数的峰值进行时，其原理是利用相关函数的峰值进行搜索，当相关函数的峰值最大时，回码搜索，当相关函数的峰值最大时，回码和本地码完全重合，这样就能测定它的和本地码完全重合，这样就能测定它的距离。距离。特点是不易被干扰，尤其是人为干扰。特点是不易被干扰，尤其是人为干扰。6.2 6.2 激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的作用体制第40页，共45页，编辑于2022年，星期三伪随机编码定距体制伪随机编码定距体制6.2 6.2 激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的作用体制第41页，共45页，编辑于2022年，星期三伪随机编码定距体制伪随机编码定距体制6.2 6.2 激光引信探测与识别的作用体制激光引信探测与识别的作用体制第42页，共45页，编辑于2022年，星期三实例实例1 1：半主动激光炸点控制应用于穿甲弹：半主动激光炸点控制应用于穿甲弹第六章第六章 激光探测技术激光探测技术第43页，共45页，编辑于2022年，星期三激光近炸引信的作用原理激光近炸引信的作用原理第六章第六章 激光探测技术激光探测技术第44页，共45页，编辑于2022年，星期三实例实例2 2：激光近炸引信在常规武器应用：激光近炸引信在常规武器应用第六章第六章 激光探测技术激光探测技术第45页，共45页，编辑于2022年，星期三