论文 基于DSP的电力电缆故障测距方法研究

第一篇：论文 基于DSP的电力电缆故障测距方法研究

论文 基于DSP的电力电缆故障测距方法研究，共40页，18886字。

摘要

本课题通过对电力电缆故障的行波进行分析，结合低压脉冲法（雷达法）的原理进行了电力电缆故障测距的分析。通过低压脉冲算法对检测到的电力电缆的行波进行处理，得到故障点距离检测点的具体距离。在硬件方面选用TMS320vC5402，并分别对外围电路如电源电路、时钟信号与复位电路、A/D转换电路等进行了分别设计。在软件方面选用CCS2.0 DSP的开发环境，设计了DSP系统主程序流程图，并在CCS环境下验证其可行性。

电力电缆以其安全、可靠等优点，获得越来越广泛的应用。但由于电缆绝缘老化和机械损坏等因素，随着运行时间增长，故障发生概率会有逐年增加的趋势。因此，对电力电缆在线故障测距的需求越来越紧迫。本课题通过对电力电缆故障测距的常用方法及新的故障测距技术进行系统分析比较，发现要实现小电流接地系统电力电缆在线故障测距，需要深入考虑以下几个问题:故障行波在传播过程中的特性;故障点的特性对故障行波的影响;故障特征在测量点的变化特性以及如何准确确定故障行波到达时刻。

关键词：电力电缆； 行波；低压脉冲法；DSP

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题的目的和意义 1

1.2 电力电缆的故障类型及其原因 1

1.3电力电缆的故障测距与定位理论的研究与应用现状 2

1.4电力电缆的在线测距方法 2

1.5论文主要内容 3

第二章 电力电缆故障定位方法 4

2.1电桥法 4

2.2低压脉冲法（雷达法）5

2.2.1行波介绍 5

2.2.2低压脉冲反射法的原理 6

2.3基于低压脉冲反射法的电力电缆故障测距分析 9

2.3.1具体检测方法介绍 9

2.4反射计的介绍 10

2.5本章小结 11

第三章 数据处理系统的硬件设计 12

3.1 DSP介绍 12

3.1.1 DSP系统的特点 12

3.1.2 DSP的应用 13

3.2数据处理系统硬件总体方案 13

3.3 DSP芯片的选择 14

3.4 TMS320C54x系列介绍 15

3.4.1 TMS320vC5402介绍 15

3.4.2 TMS320vC5402的主要特点 16

3.5 DSP最小系统设计 17

3.6 A/D转换电路的设计 19

3.6.1数据采集硬件系统方案的选择 19

3.6.2数据采集硬件设计 20

3.7电平转换电路 21

3.8 TMS320vC5402与RAM, EPROM的逻辑控制设计 22

3.9电路抗干扰设计 23

3.10本章小结 24

第四章 数据处理系统的软件设计 25

4.1 DSP集成开发环境CCS2.0简介 25

4.2 DSP系统软件设计流程 26

4.3 D-S证据推理理论在电缆故障检测系统中的应用 27

4.4 DSP软件系统各模块的设计 28

4.5行波算法的软件流程 29

4.6模拟运行结果 29

4.7程序加载方式选择 30

4.8数据处理系统上电引导程序设计 31

4.9 本章小结 31

第五章 总结 33

5.1论文总结 33

5.2后期展望 33

参考文献 34

致谢 36

第二篇：论文 电力电缆

电力电缆材料及应用

张洋

（长春工程学院 能源与动力工程学院 吉林 长春 130012）摘要：

电力电缆是用于传输和分配电能，是在电力系统的主干线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品。它能承受一定的电压，在胶合的金属导线上进行屏蔽，用绝缘带材缠绕或绝缘挤包后，再用防护材料进行屏蔽、密封处理而制成。常用于城市地下电网、的引出线路、工矿企业的内部供电等。

关键词：结构；线路故障；连接设备 电力电缆概况

能安全、长期可靠传输大容量电能的绝缘电缆称为“电力电缆”。

电力电缆的使用随电的产生就出现了。1879年，美国发明家爱迪生在铜棒上包绕黄麻并将其穿入铁管内，然后填充沥青混合物制成电缆，并将此电缆敷设于纽约，开创了地下输电。次年，英国人卡伦德发明沥青浸渍纸绝缘电力电缆。1911年，德国敷设成60千伏高压电缆，开始了高压电缆的发展。1952年，瑞典在北部发电厂敷设了380千伏超高压电缆,实现了超高压电缆的应用。到80年代已制成1100千伏、1200千伏的特高压电力电缆。

从电力电缆的发展历史可见，电力电缆产品每一次升级换代，都与电力电缆使用的材料密切相关。由于要是用于不同的需要，电力电缆自然应具有各种广泛、优异而稳定的使用性能。而电力电缆的使用寿命和性能取决于电力电缆结构的合理性和先进性，材料使用的合理性，以及工艺先进完整性。电力电缆技术特性

2.1 能长期承受较高乃至极高的工作电压，应具有非常优良的电绝缘性能。

2.2 能传输很大的电流，因此会采用截面积为几百乃至几千平方毫米的导电电缆。

2.3 电力电缆采用多种组合的保护层结构，能适应各种敷设方式和使用环境（地下、水中、沟管、隧道、竖井等）。

电力电缆所依托的高压绝缘技术、大电流传输技术以及结构配合、护层结构等均代表了电工学科中这几方面的学术水平。电力电缆分类

3.1 按额定电压等级划分：

电力电缆的额定电压等级按照我国输配电压等级，依次划分为500kv、330kv、220kv、110kv、35kv、10kv、1kv、750v、380v等级，并划分35kv及以下电压等级旳电力电缆为中低压电力电缆，110、220kv的电力电缆为高电压电力电缆，330、500、750kv的电力电缆为超高压电力电缆。

3.2 按电流划分：

交流电缆和直流电缆。

3.3 按绝缘材料划分：

（1）油浸纸绝缘电力电缆：以油浸纸作绝缘的电力电缆。优点：它安全可靠，使用寿命长，价格低。缺点：敷设受落差限制。

（2）塑料绝缘电力电缆：以挤压塑料为绝缘的电力电缆。优点：结构简单,制造加工方便，重量轻，敷设安装方便,不受敷设落差限制。缺点:在树枝化击穿现象，这限制了它在高电压的使用。

（3）橡皮绝缘电力电缆：绝缘层为橡胶加上各种配合剂，经过充分混炼后挤包在导电线芯上，经过加温硫化而成。优点：柔软，富有弹性，适合于移动频繁、敷设弯曲半径小的场合。

3.4 按特殊需求划分：

（1）输送大容量电能的电力电缆：管道充气电力电缆、低温有阻电力电缆、超导电力电缆。

（2）阻燃电力电缆：一般阻燃电力电缆（ZR）和高阻燃电力电缆（GZR）。GZR其结构特点为，在绝缘芯和防护套之间挤填了一层无机金属化合物，如Al(OH)3.。

（3）光纤复合电力电缆：将光纤组合在电力电缆的结构层中，使其同时具有电力传输和光纤通信功能。光纤复合电力电缆集两方面功能于一体，因而降低了工程建设投资和运行维护总费用，具有明显的技术经济意义。电力电缆的基本结构

电力电缆的基本结构由线芯（导体）、绝缘层、屏蔽层和保护层四部分组成。

4.1 线芯：电力电缆的导电部分，用来输送电能，是电力电缆的主要部分。

4.2 绝缘层：将线芯与大地以及不同相的线芯间在电气上彼此隔离，保证电能输送，是 电力电缆结构中不可缺少的组成部分。

4.3 蔽层：15KV及以上的电力电缆一般都有导体屏蔽层和绝缘屏蔽层。

4.4 保护层：保护电力电缆免受外界杂质和水分的侵入，及防止外力直接损坏电力电缆。

电力电缆故障发生的原因及其特征

5.1机械损伤：直接受外力损坏、施工损伤、自然损伤。

5.2 绝缘受潮：表现为绝缘电阻降低，泄漏电流增大。

5.3 绝缘老化:电缆绝缘长期在电和热的作用下运行，其物理性能会发生变化，从而导致其绝缘强度降低或介质损耗增大而最终引起绝缘崩溃。

5.4过热：产生主要为：电缆长期过负荷工作；火灾或邻近电缆故障的烧伤；靠近其他火源，长期接受热辐射。

5.5产品质量缺陷：归纳主要为以下：电缆本体质量缺陷；电缆附件质量缺陷；三头制作质量缺陷。

5.6设计不良：主要弊端为：防水密封不严密；选用材料不妥当；工艺程序不合理；机械强度不充足。电力电缆的三头

电力电缆的两端与其他电气设备连接时，需要有一个能满足一定绝缘与密封要求的连接装置，该装置叫做电缆终端头。电缆终端头按使用场合的不同，又可分为户内头和户外头。将若干条电缆连接起来构成更长电缆线路的装置叫做中间头。将上述电缆户内头、户外头和中间头总称为电缆三头。

6.1电缆三头基本要求: 导体连接好；绝缘可靠；密封良好；足够的机械强度。

6.2电力电缆划分：

（1）按制作安装材料：热缩式（最常用的一种）、干包式、环氧树脂浇注式及冷缩式；

（2）按线芯材料可分：铜芯电力电缆接头、；铝芯电力电缆接头；

（3）按接头材质可分：塑料电缆头、金属电缆头。

6.3电缆头的作用

使线路通畅，使电缆保持密封，并保证电缆接头处的结缘，使其安全可靠地运行。

6.4主要问题：接头发热的原因：

安装工人在敷设电线时，往往不注意安装质量；如在应该用绝缘管处不装套管；应该用线盒的地方木有安装接线盒。电线接头发热不但会造成大量的电能损失，而且会严重影响电气设备的正常工作，轻则线路中工作电流增大，电气设备寿命缩短，重则突然中断，造成损失，甚至酿成火灾和触电事故等。电力电缆连接设备

7.1 电力电缆分支箱的作用、结构及特点：

（1）作用：完成配电系统中电缆线路的汇聚和分接，但一般不配置开关，不具备控制测量等二次辅助配置的专用电气连接设备。

（2）结构：分支箱内没有开关设备，一般由三只母线桥、母线桥金属支架、金属或复合材料外壳（防护罩）、带电显示装置和接地装置组成。分支箱要依据规划和设计标注的回路构成及参数，配置相应数量和型式的电缆终端，并根据网络运行的相关要求配置接地和短路故障指示器，如有特殊需要可配置接地和短路故障记录装置。

（3）特点：进线与出线通过母线桥汇接，电位相同，适用于主干电缆线路与分支电缆线路的汇接或负载电缆线路与电源线路的汇接，也适用于处于特殊地质水文条件区域的电缆线路中继接头的替代。

7.2 电力电缆环网单元的作用、结构及特点：

（1）作用：电力电缆环网单元也称环网柜或开闭器，用于中压电力电缆分段。联络及分接负荷。电力电缆环网单元按适用场所可分为户内和户外两大类，按结构可分为整体式和间隔式。

（2）结构：电力电缆环网单元一般由母线、隔离开关、负荷开关、断路器、熔断器、接地开关、进出线套管、绝缘气室、金属防护罩、带电显示装置（带二次喝相孔）、接地装置、底座等部分组合而成。

（3）特点：由于采用具有各种功能的元器件进行组合，电力电缆环网单元在电缆网络中能实现许多预先设置的功能。可实现电缆网络中分合负荷电流、开断短路电流，接入和切除架空线路、电力电缆线路和空载变压器，对供电可靠性有特殊要求的负荷有多回路供电，自动切除和投入故障线路段和备用线路，自动切除发生付账的用户设备等控制和保护功能，是电缆网络中的重要设备。

参考文献：

【1】于景峰著：《电力电缆实用新技术》，中国水利水电出版社2014版。

【2】艾占生、张磊、李学文著：《电力电缆施工有问必答》，中国电力出版社2014版。

【3】伟华永、孙启伟、彭勇著：《电力电缆施工与运行技术》，中国电力出版社2013版。

【4】郭红霞著：《电力电缆材料——结构-性能-应用》，机械工业出版社2012版。

第三篇：关于电力电缆线路的运行管理研究论文

摘要：作为电力电缆线路运行管理的工作人员，如何才能对电力电缆线路运行中出现的问题提出行之有效的管理措施，是电力电缆线路运行管理质量的关键。同时也是电缆使用后运行水平的关键。作者结合多年的工作经验，主要就电缆线路在运行管理过程中存在的问题及整改预防措施进行了阐述。

关键词：电力电缆；运行管理；措施；研究

在电力电缆的建设过程中，由于工程建设一般时间都较为紧，加上相关单位的设备品种繁多，并且运行管理调试条件复杂，因此，在电力电缆线路工程验收检查和使用过程中常常会发现一些质量问题。本文通过对电力电缆线路在运行管理过程中所存在的问题进行了简要的分析，同时提出了整改预防措施及方案，为今后电力电缆线路运行管理质量取得有效的保障。

一、电力电缆线路运行现状

近些年来，伴随着我国社会的不断进步，经济得到了飞速的发展，人们生活水平也得到了很大的提升，本着满足我国国民经济发展这一重要需要，当前，我国电网的建设发展快速。但是，我国的电网在运行和建设过程中一直受到来自运行条件、环境气候、电磁环境以及土地资源等多方面因素的不断制约，我国电网建设和运行需要面临的问题一直伴随着时间的不断推移而日益困难和复杂。首先，在进行电力电缆线路的建设方面，本着不断满足电磁环境以及走廊安全性等要求，我们必须要对电力电缆线路走廊下面的木林进行砍伐、房屋进行拆迁，这也就在很大程度上使得电力电缆线路在森林砍伐、房屋拆迁、走廊征地以及路径选择等方面所面临的困难越来越大。特别是在那些森林资源丰富、人口密集以及经济发达等地区，这些问题就更加突出。在电力电缆线路建设过程中，走廊费用占用总造价的比例也在逐年的增加，这也就使得我国电力电缆线路本体对自然灾害能力进行抵御的能力不断下降。其次，在电力电缆线路的运行方面也存在着一些问题。由于我国的地域辽阔，这也就造成了线路运行环境相对来说比较复杂，我国的重污秽区域和强雷电区域以及高海拔区域都比较多，这也就为大范围的台风、飙风以及冰雪等现象时有发生。伴随着我国电网不断的发展，我国电力电缆线路所经过的区域也不断地增多，那些雷击、污闪、风偏放电以及覆冰倒塌等故障对于我国电力电缆线路运行安全带来了严重的影响。

二、电力电缆线路运行管理的制约因素

我国的电力电缆线路运行中的制约因素主要包括线路走廊问题以及线路运行环境问题这两种，其中，在我国的电力电缆线路建设过程中，线路走廊问题的最小宽度主要是根据导线排列方式以及塔型来确定的，我们还必须要从可听噪声、无线电干扰以及地面电场等电磁环境水平、导线风偏以及线路安全运行的要求等诸多放方面来进行电力电缆线路建设中最小走廊宽度的确定。

近些年来，因为我国电网建设速度加快，电力电缆线路走廊所需求的面积也就迅速增加，与此同时，伴随着我国对于土地资源保护以及相关的政策陆续出台，我国电力电缆线路走廊进行占地所带来的树木砍伐、房屋拆迁以及电力电缆线路走廊附近电磁环境等纠纷也更加的突出，在电力电缆线路建设过程中，走廊的征地所遭到的制约以及遇到的问题也越来越多，这也就是我国电力电缆线路建设和运行制约因素中的线路走廊问题。

电力电缆线路运行中制约因素的运行环境问题主要包括风偏放电问题、冰害问题以及线路污闪问题，这些问题都是电力电缆线路建设和运行中所面临的制约因素。

三、电力电缆线路运行管理中研究

在我国进行电力电缆线路运行管理的总投资中，因为线路走廊的费用比例逐渐增加，相对应的心路本体造价也就受到了很大的制约，这也就使得了我国电力电缆线路本体对自然灾害地域的能力不足，很容易在极端天气的条件下发生大规模、大范围的电力电缆线路损坏。

本着建设环境友好型、资源节约型坚强电网这一目的，我们必须要将我国电网的特点以及电力电缆线路中诸多的制约因素进行很好的结合，在进行电力电缆线路运行管理过程中将近些年来的传统思想和理念进行创新。这就要求我们首先要采用比较新型的电力电缆线路来进行电能的输送。第一，我们需要建设以高压电力电缆线路作为骨干网络坚强的电力电缆线路，因为将高压电力电缆技术进行采用，可以很明显的将电能传输经济性进行提高，与此同时，将特高压联接大区的电网进行采用，可以错开高峰时期，这样就能够提升联网的效益。

第二，我们需要采用紧凑型、同塔多回的电力电缆线路，这样能够很好的提升单位走廊输送电路的容量。

第三，我们必须要采用新工艺、新材料的线路设备，这就要求我们首先要采用大截面的导线，这样能够很好的降低电力电缆线路的损耗以及提升电力电缆线路输送的容量，在交流线路中采用大截面的导线，能够提升电力电缆线路截流量，最终提升电力电缆线路输送的容量。其次，我们可以采用比较耐热型的导线，以便提升电力电缆线路的输送容量。接下来，我们需要将碳纤维导线进行采用，这样能够提高线路运行的安全性、提升输送的容量、降低电力电缆线路的损耗。我们还可以采用扩径导线来降低线路的投资，高强度塔材的使用可以很好的将杆塔的重量进行降低。

第四，我们需要采用降低钢材而且能够对线路美观性进行提升的钢管塔，因为钢管塔具有减少占地、外观美观、稳定性好以及承载力高等优点，所以我们可以在电力电缆线路运行过程中对其进行采用。

四、电力电缆运行管理之减少运行的事故

在电力电缆运行过程中，电缆和其自身的附件所产生的那些对安全运行产生影响，并且要求我们必须要在限定期限之内进行消除的异常情况一直都被我们称为电力电缆线路的缺陷，想要将电力电缆运行的缺陷消除，从而减少其运行的事故，要求我们必须要做到定期的检查、发现电力电缆运行缺陷、统计电力电缆登录、消除电力电缆缺陷、定期对电力电缆运行进行复查这些制度，并且对其实施缺陷的闭环管理，将存在的缺陷及时消除，这样能够从根本上减少电力电缆在运行过程中运行的事故。

按照电力电缆的缺陷，对电力电缆的安全运行管理产生影响的程度来看，我们可以将其分为三大类型，这三大类型主要包括一般缺陷、紧急缺陷和重要缺陷，所谓的一般缺陷就是指对于电力电缆安全运行所产生的影响比较轻的缺陷，我们可以通过对下月的维修计划进行编制来将其消除。比如电缆的保护管以及金属护套严重腐蚀等等。紧急缺陷就是指那些情况相对来说极其严重，对于电力电缆的安全运行已经构成了极其大的威胁，要求我们必须要立刻将其进行消除，对于紧急缺陷我们必须要当时进行处理，比如充油电缆失压、接点发热过红等等。而重要缺陷也就是指那些情况比较严重，对于电缆运行已经构成了严重威胁，需要我们尽快将其消除的各种缺陷，这一类型的缺陷要求在一周之内进行处理。

五、结论

社会的不断进步带动了经济的高速发展，经济的快速发展又在很大程度上促进了人们生活水平的不断提升，在人们不断提升自己生活水平的同时，我国步入了信息化时代，信息化时代的来临使得人们对于电能的需求不断提升，这也就增加了我国电网电力电缆的压力。

第四篇：论文研究方法

论文研究方法

（1）归纳法：从个别性知识，引出一般性知识的推理，是由已知真的前提，引出可能真的结论。

（2）宏观分析与微观分析相结合的研究方法：宏观分析方法是对问题进行了总体的分析，微观分析方法是对问题的部分或个体对象进行分析。在分析我国中小企业融资难的成因时，既从外部环境，政策、制度角度进行了宏观分析，又从中小企业自身和融资机构这些角度进行了微观分析，三者相结合。

（3）访谈法：通过询问的方式，访员和受访人面对面交谈来了解市场情况的基本研究方法。

（4）文献研究法：通过对某一领域，某一专业或某一方面的课题、问题或研究专题搜集大量相关资料，通过分析、阅读、整理，提炼当前课题、问题或研究专题的最新进展、学术见解或建议。

第五篇：激光测距论文讲解

激光测距及在军事上的应用 摘 要

激光技术这一高新技术，经过半个世纪的发展，从机理原理，实验手段到制造工艺都已逐步成熟，且先进的激光器不断研制成功，并凭借其高亮度、方向性强、单色性好、相干性好的显著特点，在工业、农业、医疗、军事等领域的应用已经是大显神威。而激光武器经过不断地开发和研究，目前已有了重大的进展：低功率激光武器已开始装备部队，高功率激光武器则在技术上已基本成熟，将在未来现代化战争或局部战争中发挥举足轻重的作用。

本文简要介绍了脉冲激光测距原理及常见的激光测距仪，并对它们在军事上的应用作了相应的介绍。

关键词：激光测距；激光测距仪； 军事应用

一、引言

激光测距是激光在军事上应用最早和最成熟的技术。自1960 年第一台激光器--红宝石激光器发明以来，便有人开始进行激光测距的研究。和微波测距等其它方法相比,激光测距具有更好的方向性和更高的测距精度,测程远,抗干扰能力强,隐蔽性好,因而得到广泛的应用。激光测距的研究还对雷达技术的发展起了很大的促进作用,因而在国民经济和国防建设中具有重要意义。根据所发射激光状态的不同,激光测距分为激光脉冲测距和连续波激光测距,后者根据起止时刻标识的不同又分为相应激光测距和调频激光测距。本文将介绍脉冲测距的最新技术发展。

二、脉冲激光测距原理

脉冲激光测距是利用激光脉冲持续时间极短,能量在时间上相对集中,瞬时功率很大(一般可达兆瓦)的特点,在有合作目标的情况下,脉冲激光测距可以达到极远的测程;在进行几公里的近程测距时,如果精度要求不高,即使不使用合作目标,只是利用被测目标对脉冲激光的漫反射索取的反射信号,也可以进行测距。图1 脉冲飞行时间激光测距系统一个典型的脉冲飞行时间激光测距系统通常有以下五个部分组成:激光发射单元,一个或两个接收通道,时刻鉴别单元,时间间隔测量单元和处理控制单元。激光发射单元在t0 时刻发射一激光脉冲,其中一小部分功率直接进入接收通道1,经时刻鉴别单元产生起始(START)信号,开始时间间隔测量;其余功率从发射天线向目标发射出去,经距离R 到达目标后被反射;接收通道2 的光电探测器接收到返回脉冲,经放大后到达时刻鉴别单元,产生一终止(STOP)信号,终止时间间隔测量;时间间隔测量单元把所测得的结果t 输出到处理控制单元,最后得到距离R=ct/2。

[1]

三、激光测距在军事上的应用 3.1 激光测距光源

战术和战略用脉冲激光测距仪主要包括红宝石、Nd∶YAG、CO2、喇曼频移Nd∶YAG 和Er∶玻璃等脉冲激光测距仪。3.3.1 红宝石脉冲激光测距仪

0.69μm 的红宝石脉冲激光测距仪是第一代军用激光测距仪，其结构简单，紧凑。因工作波长属近红外绿光，极易暴露目标，加上对人眼极不安全，目前除少数应用外已被淘汰。

3.1.2 Nd∶YAG 脉冲激光测距仪

Nd∶YAG 脉冲激光测距仪的主要优点是隐蔽性、电效率和脉冲重复工作频率大大优于红宝石激光测距仪，因而从60 年代后期开始广泛装备部队；主要缺点：①工作波长为1.06μm，相对说来较短，在大气中的衰减较大，不完全适合自然雾和战场烟幕等环境条件；② 1.06μm 波长被发射后经人眼聚焦进入视网膜，在很短的距离上若不加防护观察，可以使人眼永久致盲；③1.06μm 波长不与8~12μm 热成像系统兼容。而Nd∶YAG 脉冲激测距仪目前仍具有无法取代的独特优点。3.1.3 CO2 脉冲激光测距仪

CO2 脉冲激光测距仪是70 年代末和80 年代中期主要针对1.06μm 的Nd∶YAG 激光测距仪的缺点发展起来的新一代人眼安全激光测距仪。其主要优点有：①大气穿透能力优于Nd∶YAG 激光波长，能在较低能见度和战场烟幕等大气条件下工作；②能与8~12μm 波段内的典型热成像系统兼容并可共用接收光学系统和探测器，能有效实现热成像仪能探测到的绝大多数目标；③能实现对人眼安全。主要缺点是：①10.6μm 的CO2 激光波长极易被水分子(H2O)吸收衰减，在大气中含水蒸汽密度大的睛天和潮湿条件下，限制了它的最大测距能力，特别是雨天和目

标被雪覆盖时，目标呈现多镜面对称反射，对CO2 激光波长测距不利；③10.6 μm 的CO2 激光波长对战术目标的反射系数低于1.54、1.06 和0.69μm 的激光波长。

3.1.4 喇曼频移Nd∶YAG 和Er∶玻璃脉冲激光测距仪

喇曼频移Nd∶YAG 和Er∶玻璃脉冲激光测距仪也和CO2 一样发展于70 年代末和80年代中期，主要优点是：①大气穿透能力高于1.06μm 的Nd∶YAG 激光波长而低于CO2 激光波长；②对目标的反射系数和在睛天、高温度条件下测距时，其性能高于CO2 激光波长并与Nd∶YAG 激光波长相当；③对人眼的安全性高于CO2 激光波长。缺点是由于1.54μm 波长属中红外波段，不能与8~12μm 的热成像系统兼容，加上转换效率低、脉冲能量小和重复工作频率低(喇曼频移Nd∶[3][2] YAG 除外)等限制了它们的应用。3.2 脉冲激光测距在军事上的应用

脉冲激光测距仪作为军用装备器材，发展于60 年代初。经过30 多年的开发、研制和装备，目前国外已完成了“手持式、脚架式、潜望式、坦克、装甲、水面舰载、潜艇潜望、高炮、机载、机场测云、导弹和火箭发射、人造卫星、航天器载”等约十三大类400 多个品种和型号，其中装备量最大的是以Nd∶YAG 为器件的固体脉冲激光测距仪，其次是喇曼频移Nd∶YAG 和Er∶玻璃以及CO2 脉冲激光测距仪。

3.2.1 轻型便携式脉冲激光测距仪

轻型便携式脉冲激光测距仪包括步兵和炮兵侦察用的手持式以及前沿侦察和前沿对空控制(FAC)双用途的激光测距仪—目标指示器。对上述用途的系统，要求机动灵活、重量轻、体积小、用电池组作电源、可靠性和维修性高以及单一产品的成本低等。主要技术性能：最大测程4~10km，测距精度±10m，重复频率为单次，束散角1~2mrad。值得关注的的是，由于上述激光测距仪及其系统常与其他友军密切配合作战且不带装甲部队大范围训练以及无合作目标、操作手不带防护目镜等，人眼安全极为重要。因此，这类脉冲激光测距仪已逐渐由装备Nd∶YAG 激光测距仪改为喇曼频移Nd∶YAG 和Er∶玻璃1.54μm 的人眼安全激光测距仪。

在现代战争中，由以前单一的步兵、炮兵独立作战发展到有步兵、炮兵和海军陆战队组成的特种部队联合作战，武器系统也由单一的地炮、高炮逐渐采用多功能综合高技术。因此激光测距仪也由单一测距功能的便携式、手持式发展到激光测距、红外瞄准的昼夜观测仪以及激光测距、目标指示、红外瞄准的激光红外目标指示器等。

3.2.2 地面车载脉冲激光测距仪

地面车载脉冲激光测距仪包括坦克、步兵战车(IFV)、火控、对空防御、火炮或导弹制导火控以及目前发展的地面车载激光测距仪—目标指示器等。其主要技术性能：最大测程4~10km，测距精度±5~10m，目标分辨约20m，重复频率0.1~1Hz，束散角0.4~1mrad。激光测距仪在坦克火控系统中的应用是提供弹道轨迹的超仰角修正信息和因逆风或目标移动引起的方位角校正信息以及距离信息。步兵战车主要是使用激光测距仪去测量目标是否在反坦克导弹的距离内，其次用于枪炮火控和对目标的分选。为了做到激光测距仪完全有效地对任何能探测到的目标测距以及通过火控系统全天候被动探测、识别和分选，这些系统还应包括：瞄准光学系统、电视摄像机和红外热成像仪(FLIR)等。这是目前非常迫切需要的但不可能通过任何单一功能和单一波长激光测距仪能完全满足的系统。据外刊报 道，美国休斯公司采用喇曼频移Nd∶YAG 激光测距、电视摄像和红外成像组成的坦克、装甲车激光测距仪系统是目前最新型的设备。但是这种系统若采用1.06μm 的Nd∶YAG 激光测距，尽管在测距仪上装上衰减滤光片，对合作目标测距训练时已基本达到人眼安全要求，而经论证后的坦克和步兵作战的操作人员及指挥、作战人员应采取人眼安全措施，或者采用人眼安全的1.54μm 激光波长测距，从根本上实现对人眼安全的要求。3.2.3 对空火炮和导弹防御脉冲激光测距仪

对空防御的脉冲激光测距仪以及采用了自保护措施的步兵战车对空防御脉冲激光测距仪均应按火控系统和作战系统的要求工作，在距离和距离速率以内对空中高速机动目标提供稳定的跟踪信息和距离信息，以对抗武装直升机、隐身飞机和巡航导弹、反辐射导弹的威胁。这就要求激光测距仪提供比较高的数据率(高的激光脉冲速率)和相当高的距离精度，如最大测程为4~20km，测距精度为

2.5~5m，重复频率为6~20Hz，束散角为0.5~2.5mrad 等。然而，若其交战距离相当远(约达20km 以上)，这么远的距离实际对抗出现在不模糊的大气条件下，仅要求激光测距仪的灵敏度比坦克测距仪稍高一些；若在某些高湿度季节或某些高温度气象区域内，由于很强的H2O 分子吸收，限制了长波长(如10.6μm 的CO2)脉冲激光测距仪最大测距能力的发挥，此时，应采用1.06μm 的Nd∶YAG 脉冲激光测距仪，或者采用喇曼频移Nd∶YAG 及Er∶玻璃(1.54μm)的脉冲激光测距。

3.2.4 机载脉冲激光测距仪

机载脉冲激光测距仪可以用来装备武装直升机的导弹指令制导和装备固定翼飞机，用于封锁支援的光电飞行器等目标以及拦截飞机和导弹的攻击。这些典型应用一般采用1.06μm的Nd∶YAG 激光测距仪并具有激光测距和目标指示的能力，或者采用1.54μm 波长的人眼安全喇曼频移Nd∶YAG 脉冲激光测距仪_目标指示器等，以保护机载系统完成作战任务或主动攻击空中的光电目标。机载脉冲

激光测距仪的主要技术性能：测程远(用于武装直升机为4~10km，用于固定翼飞机为10~20kM)、测距精度高(用于武装直升机为±5~10m，用于固定翼飞机为±1~10m)、重复频率高(用于武装直升机为4Hz，用于固定翼飞机为5~20Hz)、束散角小(用于武装直升机为0.4~1mrad，用于固定翼飞机为0.1~0.5mrad)，同时机载设备应体积小、重量轻并要与航空指示器共用。因此，激光器必须使用高效循环液体作冷却器，以适应高的运转速率要求，否则要采用气体或混合气体升压冷却。

3.2.5 舰载脉冲激光测距仪

舰载脉冲激光测距仪的发展在轻型便携式、车载和对空防御激光测距仪之后，它包括水面舰载和潜艇潜望两大类。水面舰载脉冲激光测距仪在技术性能指标方面与车载火控和对空防御激光测距仪相同，在环境使用方面要适应舰载海[4] 空、海面以及海上盐雾的荷刻要求，而在体积、重量、电效率、维护保养能力和成本等方面的要求又不苛刻。因此，目前大量用来装备常规火控和对空防御的海军舰只，如掩护(无声雷达)舰载飞机回收和与红外热成像、电视等组成跟踪系统，全天候监视和跟踪空中目标等独特的舰上应用正在出现，其应用前景相当广泛 [5]。

四、结束语

激光武器不但反应速度快，而且杀伤命中率特别高，几乎是100%，因为激光 武器以光束攻击目标，可以不考虑射击提前量，而且目标的机动性也不会影响激光器的性能。所以，激光武器的杀伤率就非常高，一旦锁住目标，就能将其摧毁或破坏。另一个重要优点是单发成本相当低，每发仅1000 ~ 3000 美元。因此，用激光武器来对付在全世界扩散的“ 廉价低空飞行器“ 大有好处。使用战区高空防御武器或其它昂贵的反导系统来对付近程火箭，其代价也太高。所以，发展激光防空武器就成了必然趋势。[6] 参考文献

［1］ 李适民.激光器件原理与设计［M］ 国防工业出版社 1998 ［2］ 陈家璧，彭润玲.激光原理及应用[M] 电子工业出版社 2008 ［3］ 梅遂生，王戎瑞.光电子技术[M] 国防工业出版社 2008 ［4］ 陈娅冰等.激光武器新技术及应用［ J］.激光与光电子学进展，2003：12－16 ［5］ 王乐．激光在现代军事中的应用[J]．光机电信息.2002，(6)：23—24 ［6］ 赵江，徐世录.激光武器的现状与发展趋势[J] 2005:67-70