CN100578259C - 使用激光束和超声波的电子测距装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种使用激光束和超声波的电子测距装置，不但具有便携性，而且使用方便。使用超声波传感器测量预定的高度，并在该预定的高度旋转激光指示器，以将激光束辐射于目标物体上，以便可以使用与激光指示器的旋转角对应的电阻值来精确地测量离激光束所指向的目标物体的距离。

Description

使用激光束和超声波的电子测距装置

技术领域

本发明涉及一种测距装置，更具体地说，涉及一种使用激光束和超声波的电子测距装置。

背景技术

激光器是使用量子力学放大或振荡具有极短波长的电磁波的装置。激光器称为量子振荡器或分子振荡器。“激光器(laser)”一词起源于受激辐射式光频放大器(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)。

燃烧物体时发出的光或从荧光灯发出的光是在高温下加热的单个原子或分子产生的。这种光具有大量不同的波长，即使光是从同一种原子或分子产生的。从单个原子或分子产生的光是相互之间没有关系的不同光的组合。但是，激光束比其他光束要连贯得多，并且直线传播，几乎没有任何发散。

这种激光广泛应用于人类的生活中。一个代表性的例子是激光指示器，其通过将激光二极管所产生的激光束辐射于目标物体的特定位置而指向某个方向的装置。激光指示器的体积很小，因此用户可以方便地携带。

同时，在包括工业场地、建筑工地和室内装潢的工业世界中以及在日常生活中，通常使用卷尺来测量距离。但是，用户一个人难以使用卷尺来测量大的物体或地方或者高的物体或地方的尺寸。而且，由于卷尺很容易弯曲，因此可能难以完成精确的测量。为了解决这个问题，已经开发出了激光测距装置，其计算发出的激光束从目标物体返回之前的时间并测量到目标物体的距离。

这种激光测距装置发出激光束，接收从目标物体反射回来的激光束，并测量到目标物体的距离。因此，需要正确地接收激光束。但是，当用户用手握住激光测距装置测量距离时，如果激光束被目标物体折射并反射，则难以接收从目标物体反射的激光束。

发明内容

本发明提供了一种使用激光束和超声波的电子测距装置，通过该装置，可以使用超声波传感器来测量预定的高度，设计激光指示器，使电阻值随预定高度的旋转而变化，并旋转该激光指示器，以向目标物体辐射激光束，并且使用与激光指示器的旋转角对应的电阻值来精确地测量到目标物体的距离，从而有助于便携式使用。

根据本发明的一方面，提供了一种使用激光束和超声波来测量距离的装置。该装置包括超声波收发器，其根据从外部接收到的控制信号来产生和发射超声波，并接收反射回来的超声波；激光产生单元，其根据从外部接收到的控制信号来产生激光束；变阻单元，其感测激光产生单元的旋转，根据旋转的量改变电阻值，并分割从电源单元输出的恒定电压；电压倍增单元，其感测从变阻单元输出的恒定电压的电平，并且在恒定电压的电平小于预定电平时，将该恒定电压乘以预定的数；模数转换器，其将从超声波收发器、变阻单元和电压倍增单元的每一个接收的模拟信号转换成数字信号；按钮单元，其包括多个按钮，用于接收用户的命令；显示单元，其显示测得的距离；扬声器单元，其在超声波收发器所测量的距离达到参考距离时产生声音；存储单元，其以表格的形式存储与从变阻单元和电压倍增单元的每一个单元输出的电压值对应的距离数据；以及控制单元，其根据经由模数转换器从超声波收发器接收的信号检查确认已达到参考距离之后控制扬声器单元产生声音，从存储单元读取与经由模数转换器从变阻单元和电压倍增单元接收到的信号对应的距离数据，控制显示单元显示距离数据。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的使用激光束和超声波的电子测距装置的框图。

图2是根据图1所述的实施例的电子测距装置中的超声波收发器的电路图。

图3是根据图1所述的实施例的电子测距装置中的变阻单元和电压倍增单元的电路图。

图4是根据图1所述的实施例的电子测距装置中的按钮单元和显示单元的电路图。

图5是说明根据图1所述的实施例的电子测距装置中的激光产生单元的距离和旋转角的曲线图。

图6说明了使用根据图1所述的实施例的电子测距装置的测距原理。

图7是根据图1所述的实施例的电子测距装置的外观的透视图。

图8是根据图1的另一实施例的电子测距装置的外观的透视图。

图9说明了图8所示的平衡调整结构的例子。

图10是根据图8所述的实施例的电子测距装置的框图。

图11说明了使用根据图8所述的实施例的电子测距装置的测距原理。

具体实施方式

下面将参照附图详细说明本发明的实施例。

图1是根据本发明的实施例的使用激光束和超声波的电子测距装置的框图。图2是根据图1所述的实施例的电子测距装置中的超声波收发器的电路图。图3是根据图1所述的实施例的电子测距装置中的变阻单元和电压倍增单元的电路图。图4是根据图1所述的实施例的电子测距装置中的按钮单元和显示单元的电路图。图5是说明根据图1所述的实施例的电子测距装置中的激光产生单元的距离和旋转角的曲线图。

参照图1至5，根据本发明的实施例的电子测距装置100包括电源单元110、超声波收发器120、激光产生单元130、变阻单元140、电压倍增单元150、A/D转换器160、按钮单元170、显示单元180、扬声器单元190、存储单元200和控制单元210。

电源单元110将电源供应到电子测距装置100的每个元件。电源单元110可以采用电池实施，以实现电子测距装置100的便携性。电池可以设计成使用市电来充电。充电器的结构是显而易见的，因此不再对其进行说明。

参照图2，超声波收发器120包括驱动器121、调谐线圈122、超声波传感器123、放大器124和比较器125。

驱动器121切换控制单元210的控制信号以产生驱动信号。驱动器121可以采用两级放大器实施，包括第一晶体管Q₁和第二晶体管Q₂。将控制单元210的控制信号的脉冲施加于第一晶体管Q₁的基极上，切换第一和第二晶体管Q₁和Q₂，并产生频率信号。或者，驱动器121可以包括切换单元，例如，二极管、场效应晶体管(FET)或硅可控整流器(SCR)。

调谐线圈122包括与第二晶体管Q₂的集电极连接的初级线圈以及与超声波传感器123连接的次级线圈，以便调谐经由驱动器121的第二晶体管Q₂接收到的驱动信号，即频率信号，然后输出至超声波传感器123。可以将中频变压器(IFT)线圈用作调谐线圈122。

超声波传感器123响应从调谐线圈122的次级线圈输出的驱动信号而振荡，产生并辐射超声波，同时接收物体所反射的超声波。这里，超声波传感器123根据从使用压电装置的振荡器的发射器辐射的超声波在被反射后到达振荡器的接收器的时间来检测距离。换言之，超声波传感器123在一段预定的时间内产生超声波，检测被目标物体反射后返回的信号，并使用产生与检测之间的时间差来测量到目标物体的距离。为了测量从超声波产生到返回的时间，控制单元210在产生超声波时开始计数，并在检测到返回的超声波时停止计数。阅读计数值，以计算时间，并使用计算出的时间来测量距离。

同时，分别朝反向和正向将第一二极管D₁和第二二极管D₂并联连接到超声波传感器123的输入端，以切削输入到超声波传感器123的超声波信号的电平。

放大器124具有与超声波传感器123的输出端连接的非反相端(+)以及与控制单元210连接的反相端(-)，并放大和输出从超声波传感器123接收到的超声波信号。如有必要，放大器124可以采用多级放大器实施。朝反向将第三二极管D₃并联连接到放大器124的输出端，并且朝正向将第四二极管D₄串联连接到放大器124的输出端，以检测输出信号。

比较器125具有与放大器124的输出端连接的非反相端(+)以及与控制单元210连接的反相端(-)。比较器125将从放大器124输出的超声波信号与从控制单元210输出的振荡信号比较，并输出与两者之间的差异相对应的信号。

激光产生单元130是使用激光二极管(未示出)来产生激光束的激光指示器，并通过控制单元210来控制，以产生激光束。将激光产生单元130安装于与变阻单元140的量键(未示出)相同的直线上，并且安装的角度也与量键相同，以使用户可以旋转激光产生单元130。

变阻单元140根据量键的旋转来改变可变的电阻值。量键在垂直于地面的情况下向上旋转83°或更小的角度。设计量键，以便当量键的旋转角增加时，电阻值减小。测量距离时，量键的旋转角不能超过83°，以将激光束保持于用户的视野范围内(例如，10米)。如果量键旋转83°以上，例如84-85°，则旋转角的范围太小，以至于电压电平的差异也变得很小。

参照图3，变阻单元140包括可变电阻器VR₁和半固定电阻器R₁(如有必要，可以是固定电阻器)，其并联连接。变阻单元140分割由电源单元110提供的恒定电压Vcc并输出分割后的电压。

电压倍增单元150包括齐纳二极管ZD₁和电压倍增器151，如图3所示。

齐纳二极管ZD₁的阴极与连接变阻单元140和控制单元210的节点连接，而其阳极则与电压倍增器151连接。如果因为要测量的距离比预定的距离要远，激光产生单元130旋转超过预定的角度(例如，80°)，此时变阻单元140的电压大于击穿电压，则接通齐纳二极管ZD₁。

电压倍增器151的非反相端(+)与齐纳二极管ZD₁的阳极连接，而其反相端(-)与电源单元110连接。电压倍增器151比较输入电压和参考电压，将两者之间的差异乘以“n”，并将乘法运算的结果输出到A/D转换器160。

具体地说，当要测量的距离很远时，激光产生单元130旋转很大的角度。在预定的距离之外执行测量时，例如，在7到10米的距离执行测量时，激光产生单元130的旋转角范围小于在预定距离内(例如1到7米)执行测量时的范围。例如，参照图5，距离0到1米的旋转角范围为40°，而距离1到2米为19°，距离2到3米为9°，距离3到4米为5°，距离4到5米为3°，距离5到6米为2°，距离6到7米为2°，距离7到8米为1°，距离8到9米为1°，距离9到10米也为1°。图5是说明根据图1所述的实施例的电子测距装置100中的激光产生单元130的距离和旋转角的曲线图。

由于变阻单元140的电阻值在短距离时很大，分割后的电压电平很低，因此控制单元210可以识别分割后的电压。但是，由于变阻单元140的电阻值在远距离时很小，因此分割后的电压电平变得大于控制单元210可以识别的电平(大约3V)。因此，利用齐纳二极管ZD₁的特性将该高电压电平降低到预定的电平以下，然后使用电压倍增器151来倍增电压，以输出具有更长间隔的电压，使控制单元210可以识别电压的电平。

A/D转换器160将从超声波收发器120的比较器125接收到的模拟信号以及从变阻单元140或电压倍增单元150的电压倍增器151接收到的模拟信号转换成数字信号。

参照图4，按钮单元170包括：电源按钮171，其用于接通或切断产生与命令对应的信号所需的电源；单位转换按钮172，其用于将厘米单位转换成英尺单位或将英尺单位转换成厘米单位；测量按钮173，其用于测量距离；激光开/关按钮174，其用于打开或关闭激光产生单元130；以及选择按钮175，其用于选择激光束或超声波。

显示单元180响应控制单元210的控制而显示距离。显示单元180包括四位显示窗口以及底部中间和末尾的点，以显示精确到厘米的距离。例如，距离为10米时，显示单元180显示“10.00.”。

当超声波收发器120的超声波传感器123根据控制单元210的控制信号达到参考高度(或距离)时，扬声器单元190产生声音。参考高度(或距离)可以设为用户拿着电子测距装置100时可以方便地使用它的高度，例如1.1-1.3米。优选的参考高度大约为1.2米，即：具有普通身高的用户将手臂笔直地放在身体侧面，垂直于地面，在该状态中以直角抬起前臂时，用户的手所达到的高度。

存储单元200存储各种必要的信息，并以表格的形式存储与从变阻单元140和电压倍增单元150输出的电压值对应的距离数据。距离数据精确到厘米。另外，存储单元200以表格的形式存储与用于将厘米单位转换成英尺单位以供显示的变量值对应的变量数据。

存储单元还存储测量距离的算法，即根据控制单元210的计数值计算超声波返回的时间，从而测量距离。

控制单元210将控制信号输出到超声波收发器120的驱动器121，因此驱动器121和调谐线圈122产生用于超声波传感器124的驱动信号，从而超声波传感器123产生超声波。

当超声波传感器123接收到物体所反射的超声波信号时，控制单元210使用从比较器125接收的信号来检查超声波传感器123距离地面的高度。将超声波传感器123放在参考高度时，控制单元210控制扬声器单元190以产生声音。相反，未将超声波传感器123放在参考高度时，控制单元210不会使扬声器单元190产生声音。

在这种情况下，当激光产生单元130旋转，变阻单元140的电阻值随着旋转角变化，并且经由A/D转换器160从变阻单元140或电压倍增单元150接收到电压值时，控制单元210使用电压值搜索存储单元200中的距离数据，并控制显示单元180以显示搜索到的距离。

来自变阻单元140的已分割电压的电平大于预定电平时，控制单元210控制A/D转换器160，以中断变阻单元140的输入，并从电压倍增单元150的电压倍增器151接收输入。

当用户操作按钮单元170中的单位转换按钮172时，控制单元210在存储单元200的变量数据中搜索变量值，将厘米单位转换成英尺单位，并在显示单元180上显示英尺单位值。

下面将详细说明电子测距装置100的操作。

图6说明了使用根据图1所述的实施例的电子测距装置100的测距原理。在阐述电子测距装置100的操作之前，将参照图6说明使用三角方法的测距原理。固定超声波传感器123，以使发射器和接收器垂直于地面。激光产生单元130的旋转中心处在与超声波传感器123相同的直线上。经由轴将变阻单元140的量键的中心连接到激光产生单元130的旋转中心，以使激光产生单元130随变阻单元140的量键一起操作。最初将量键设为与地面垂直的方向。

在这种状态中，用户操作超声波传感器123，检查距离，即离地面的高度H，并保持高度H恒定。这里，将高度H标准化为1.2m，并补偿从超声波传感器123到量键的距离。

接着，用户旋转激光产生单元130，以将激光束指向目标位置，从而测量距离。因此，要测量的距离L对应于激光束所指向的地面位置P₂与电子测距装置100的地面点P₁之间的距离。

这里，当垂直于地面的虚直线从超声波传感器123的中心连接到激光产生单元130的旋转中心并且激光产生单元130从虚直线旋转的角度用θ表示时，便根据三角函数的定义完成了等式(1)。

$\tan \mathrm{\θ}=\frac{L}{H}$ ...(1)

∴L＝tanθ×H

距离L是使用等式(1)针对每个tanθ计算的，并且存储于存储单元200中。在本发明中，变阻单元140的电阻值随着激光产生单元130的旋转量而变化，因而电压值也随之变化，因此，tanθ的值实质上是已分割的电压值。

图7是根据图1所述的实施例的电子测距装置100的外观的透视图。

电子测距装置100的主体101内有容纳电子测距装置100的各元件的空间(未示出)，并且具有这样的形状，即中部狭窄，使用户可以用一只手轻松握住电子测距装置，并且逐渐向顶部和底部变宽。将激光产生单元130安装于主体101的上侧部分(即图7中的左上部)，以便随变阻单元140的量键一同旋转。在同一侧安装了按钮单元170和显示单元180，以使用户可以用一只手操作激光产生单元130和按钮单元170，并检查测得的距离。

将超声波传感器123设置于主体101的底部表面，以将超声波传感器123的中心线和激光产生单元130的旋转中心放在一条直线上。

可以在主体101的右侧表面上选择性地提供平衡检查器(未示出)，以便在用户仅使用超声波传感器123测量距离时，检查主体101是否平行于地面。平衡检查器可以设置于主体101的任何侧面上，但优选地设置于右侧表面上，以使用户可以在测量期间轻松地检查平衡。平衡检查器可以使用气泡的典型机械装置来实施。

在电子测距装置100的操作中，用户按下按钮单元170中的电源按钮171接通电源，按下选择按钮175选择超声波，并且用一只手拿起主体101，以定位主体101，使超声波传感器123在测量位置保持垂直。然后，控制单元210控制超声波传感器123，并使用经由A/D转换器160从比较器125接收到的数字信号来检查从地面到超声波传感器123的距离。

这里，如上所述，控制单元210产生超声波，同时开始计数。然后，当超声波从目标物体返回并且接收到与返回的超声波对应的数字信号时，控制单元210停止计数，读取计数值，并且通过使用计数值计算超声波返回的时间来计算到目标物体的距离。

从地面到超声波传感器123的距离小于或大于参考高度(或距离)时，不会从扬声器单元190产生声音。

扬声器单元190不产生声音时，用户上下垂直移动主体，以将超声波传感器123调整到参考高度。当超声波传感器123达到参考高度时，控制单元210通过扬声器单元190产生声音。这里，控制单元210可以控制扬声器单元190以在超声波传感器123达到参考高度时连续产生声音，以便用户可以识别。

扬声器单元190产生声音时，用户将电子测距装置100固定于产生声音的位置，用另一只没有拿主体101的手按下激光开/关按钮174，以产生激光束，并且用没有拿主体101的手旋转激光产生单元130，以将激光束辐射于目标物体。将激光束正确地辐射于目标物体上时，用户按下按钮单元170中的测量按钮173。

接着，控制单元210以经由A/D转换器160从变阻单元140接收的已分割的电压值来检查激光产生单元130的旋转量。当该已分割的电压值大于预定电平时，控制单元210不检查该已分割的电压值，而是检查经由A/D转换器160从电压倍增单元150接收到的已分割的电压值。

检查该已分割的电压值之后，控制单元210在存储于存储单元200中的表格中搜索与已分割的电压值对应的距离，并控制显示单元180以厘米为单位显示搜索到的距离。

以厘米为单位将距离显示于显示单元180上时，用户检查所显示的距离。如果用户想要将厘米单位改为英尺单位，则用户操作按钮单元170中的单位转换按钮172。

然后，控制单元210在存储于存储单元200中的表格中搜索与目前显示的厘米单位值对应的英尺单位值，并且在显示单元180上显示搜索到的英尺单位值。将参照图7详细说明电子测距装置100的使用方法。

为了测量距离，用户按下按钮单元170中的电源按钮171，以接通电源，并按下按钮单元170中的选择按钮175，以产生超声波。在这种状态下，用户使用一只手来固定主体101，以使超声波传感器123垂直面对地面。

这里，如果未通过扬声器单元190产生声音，则用户上下垂直移动主体101，并检查是否通过扬声器单元190产生声音。

用户垂直移动主体101时通过扬声器单元190产生声音的那一刻，用户将主体101固定于目前的位置，并用另一只没有拿主体101的手按下按钮单元170中的激光开/关按钮174，以使激光产生单元130产生激光束。

然后，用户用没有拿主体101的手旋转激光产生单元130，以将激光束辐射于目标物体，然后按下按钮单元170中的测量按钮173。

然后，以厘米为单位将到目标物体的距离显示于显示单元180上，并且用户可以通过显示单元180来识别距离。

或者，用户只需按下按钮单元170中的选择按钮175，并仅操作超声波收发器120，就可以使用超声波来测量到目标物体的距离。例如，可以使用超声波传感器123来轻松地测量1.2m的距离。另外，可以只使用超声波收发器120来测量水平或垂直距离，并且通过控制单元210的控制来显示。用户可以按下按钮单元170中的选择按钮175将电子测距装置100用作激光指示器，以通过激光产生单元130来产生激光束。

下面将参照图8至11来说明根据本发明的另一实施例的电子测距装置100A。

图8是电子测距装置100A的外观的透视图。图9说明了图8所示的平衡调整结构的例子。图10是根据图8所述的实施例的电子测距装置100A的框图。

参照图8至10，电子测距装置100A与根据图1所述的实施例的电子测距装置100相同，但其进一步包括激光产生单元130A、平衡传感器105、平衡状态指示器135、参考距离指示器145以及平衡调整结构300和350，并且超声波传感123A的位置不同于对应超声波传感器123的位置。因此，相同的元件通过相同的参考编号来表示，并且不再对其进行说明。

激光产生单元130A产生激光束，以指向参考距离(或参考高度)的参考点，以便使用超声波收发器120进行测量。因此，用户可以通过观察激光产生单元130A所产生的指向激光束来精确识别参考距离的参考点，从而测得离目标物体的距离。

提供平衡传感器105，以检测电子测距装置100A的平衡状态。控制单元210根据经由A/D转换器160从平衡传感器105接收的平衡状态信号来控制平衡状态指示器135，以指示电子测距装置100A处于平衡状态。这里，可以参照x、y和z轴之一来安装一个平衡传感器105，或者可以分别参照x、y和z轴来安装多个平衡传感器。安装多个平衡传感器时，控制单元210控制平衡状态指示器135，以便在从多个平衡传感器中的任一平衡传感器接收到的信号指示平衡的状态时，指示平衡的状态。

当超声波收发器120所测量的距离达到参考距离时，控制单元210控制参考距离指示器145以指示参考距离。平衡状态指示器135和参考距离指示器145都可以采用发光二极管来实施。

将平衡调整结构300和350分别安装于电子测距装置100A的相反侧，以保持和调整其距离。

如图8和9所示，平衡调整结构300固定于电子测距装置100A的一侧，并包括固定螺丝310、移动部分320、固定部分330和弹簧340。移动部分320包括形成于其内部的长孔323、暴露于一端的暴露部分321、形成于另一端的突起324以及限制暴露部分321的伸出的保持槛322。固定部分330包括导轨331和332，其支撑移动部分320的相反侧并引导滑动；螺丝孔333，其位于一导轨331处；以及弹簧支架335，其位置与移动部分320的突起324对应。将弹簧340的一端与移动部分320的突起324耦合，并将其另一端与固定部分330的弹簧支架355耦合，以使弹簧340将移动部分320的暴露部分321推向外部。固定螺丝310与固定部分330的螺丝孔333接合，以进行旋转。拧紧固定螺丝310时，固定螺丝310紧密接触移动部分320的一侧，以便将移动部分320固定。松开固定螺丝310时，便松开了移动部分320的所述侧与固定螺丝310之间的紧密接触，从而使移动部分320变为可移动。可以将具有高强度的金属片设置于与固定部分330的螺丝孔333对应的移动部分320一侧，以使移动部分320的该侧与拧紧的固定螺310紧密接触时不会破裂。

将平衡调整结构350安装于电子测距装置100A的一侧，这一侧与安装平衡调整结构300的一侧相反，并且平衡调整结构350在对应于超声波传感器123A的部分处包括通孔。优选地，设计平衡调整结构300和350，以保持电子测距装置100的平衡，而不管是电子测距装置100A的哪一侧位于底部。因此，优选地，平衡调整结构350的左侧、右侧、前侧、顶侧和底侧都是平面的，以便保持平衡。另外，优选地，平衡调整结构300的右侧、后侧和底侧都是平面的，以便保持平衡。

图11说明了使用电子测距装置100A的测距原理，其大体上与使用电子测距装置100的测距原理相同，但在下列方面例外。进一步提供了激光产生单元130A。固定超声波传感器123A，以使其发射器和接收器垂直于地面。激光产生单元130的旋转中心与超声波传感器123A不在同一直线上，而是与激光产生单元130A在同一直线上。将超声波传感器123A与激光产生单元130和130A所在的直线分开预定的距离。这里，与电子测距装置100中一样，经由轴将变阻单元140的量键的中心连接到激光产生单元130的旋转中心，以使激光产生单元130随变阻单元140的量键一起操作。最初将量键设为与地面垂直的方向。

在这种状态中，用户使各自的平衡调整结构300和350的右侧紧密接触参考平面，并逐渐推动暴露的部分321。在电子测距装置100A平衡的那一刻，控制单元210根据经由A/D转换器160从平衡传感器105接收到的平衡信号来启动平衡状态指示器135。因此，达到平衡时，用户通过平衡状态指示器135识别电子测距装置100A的平衡，并在那一刻拧紧固定螺丝310，以停止平衡调整结构300的移动部分320的运动。在达到平衡的状态中，操作超声波传感器123A，并调整离地面的高度H。当高度H达到参考高度时，控制单元210根据经由A/D转换器160从超声波收发器120接收到的参考距离信号来操作参考距离指示器145和/或扬声器单元190。然后，用户在达到参考高度的那一刻通过参考距离指示器145和/或扬声器单元90的输出识别并保持参考高度。这里，将高度H标准化为1.2m，并补偿从超声波传感器123到量键的距离。

然后，用户旋转激光产生单元130，以使得从激光产生单元130辐射的激光束指向目标物体。因此，要测量的距离L对应于激光束所指向的地面位置P₂与电子测距装置100A的地面点P₁之间的距离。

这里，当垂直于地面的虚直线从激光产生单元130A的中心连接到激光产生单元130的旋转中心并且激光产生单元130从虚直线旋转的角度用θ表示时，便通过定义三角函数完成了等式(1)，如上所述。

因此，也可以使用电子测距装置100A来精确地测量离激光产生单元130的激光束所指向的目标物体的距离。

尽管在电子测距装置100A中，超声波传感器123A与激光产生单元130和130A所在的直线分开了预定的距离，但可以将超声波传感器123A以及激光产生单元130和130A都放在相同的直线上。

在本发明的实施例中，超声波传感器123和123A每一个与地面之间的距离不得超过1.2m。但是，可以采用表格的形式将通过超声波传感器123测得的距离，即离地面的高度(或距离)、已分割的电压值以及对应于离地面的高度和已分割的电压值的距离，存储于存储单元200中，或者可以使用特殊的算法，以便可以在离地面的任何高度执行距离测量。

上述说明只是涉及本发明的实施例。本发明不限于上述实施例，而可以在随附权利要求书所限定的范围内对其进行各种修改。例如，可以改变实施例中所述的各个部件的形状和结构。

工业适用性

如上所述，根据本发明，使用超声波传感器和激光指示器来测量预定的高度，其在预定的高度具有随旋转变化的电阻值，旋转以将激光束辐射到目标物体上，以便可以使用与激光指示器的旋转角对应的电阻值来精确地测量离激光束指向的目标物体的距离。

Claims (12)

1.一种使用激光束和超声波的电子测距装置，所述装置包括：

超声波收发器，其根据从外部接收到的控制信号来产生和发射超声波并接收反射回来的超声波；

激光产生单元，其根据从外部接收到的控制信号来产生激光束；

变阻单元，其感测激光产生单元的旋转、根据旋转量改变电阻值并分割从电源单元输出的恒定电压；

电压倍增单元，其感测从变阻单元输出的恒定电压的电平，并且当恒定电压的电平小于预定的电平时，将恒定电压乘以预定的数；

模数转换器，其将从超声波收发器、变阻单元和电压倍增单元的每一个单元接收到的模拟信号转换成数字信号；

按钮单元，其包括多个按钮，用于接收用户的命令；

显示单元，其显示测得的距离；

扬声器单元，其在超声波收发器所测得的距离达到参考距离时产生声音；

存储单元，其以表格的形式存储与从变阻单元和电压倍增单元的每一个输出的电压值对应的距离数据；

以及控制单元，其控制扬声器单元，以在根据经由模数转换器从超声波收发器接收到的信号检查确认已达到参考距离之后产生声音，从存储单元读取与经由模数转换器从变阻单元和电压倍增单元接收到的信号对应的距离数据，控制显示单元以显示距离数据。

2.如权利要求1所述的装置，其进一步包括附加的激光产生单元，用于产生激光束，以指向使用超声波收发器测得的参考距离的参考点。

3.如权利要求1所述的装置，进一步包括：

平衡传感器，其检测平衡状态；

以及平衡状态指示器，其指示平衡或未平衡的状态，

其中，控制单元根据经由模数转换器从平衡传感器接收到的平衡状态信号来控制平衡状态指示器。

4.如权利要求3所述的装置，其进一步包括平衡调整结构，用于调整所述装置的平衡。

5.如权利要求4所述的装置，其中，所述平衡调整结构包括：

移动部分，其具有位于其内部的长孔、暴露于外部的端部、位于相反一端的突起以及限制所述端部的暴露的保持槛；

固定部分，其具有分别用于支撑移动部分的相反侧并引导滑动的导轨，以及穿透其中一个导轨的螺丝孔；

弹簧，其一端与移动部分的突起耦合，而其另一端则与固定部分耦合，所述弹簧将移动部分推向外部；

以及固定螺丝，其与固定部分的螺丝孔接合，以停止移动部分的移动。

6.如权利要求1至5中任何一项所述的装置，其中，所述超声波收发器包括：

驱动器，其切换控制单元的控制信号以产生驱动信号；

调谐线圈，其调谐从驱动器输出的驱动信号；

超声波传感器，其响应从调谐线圈输出的驱动信号而产生超声波，并接收反射回来的超声波；

放大器，其放大从超声波传感器输出的信号；

以及比较器，其将来自放大器的已放大信号与参考信号比较，并将对应于已放大信号与参考信号之间的差异的信号输出到模数转换器。

7.如权利要求1至5中任何一项所述的装置，其中，所述变阻单元包括量键，其根据旋转量来改变电阻值，

所述量键垂直于地面，并向上旋转小于85°的角度，

并且将激光产生单元安装于与量键相同的直线上，而且安装的角度也与量键相同。

8.如权利要求1至5中任何一项所述的装置，其中以厘米为单位将与每个电压值对应的距离数据存储于存储单元中，并且存储单元进一步以表格的形式存储与用于将厘米单位转换成英尺单位的变量值对应的变量数据。

9.如权利要求6所述的装置，其中，所述控制单元将驱动信号输出到驱动器，以使超声波传感器产生超声波，使用由比较器产生的信号来检查从地面到超声波传感器的高度，当高度与参考距离相同时控制扬声器单元产生声音，旋转激光产生单元，并根据旋转角改变变阻单元的已分割的电阻值之后，在存储单元中搜索与经由模数转换器从变阻单元和电压倍增单元之一接收到的电压值对应的距离，同时执行控制以根据用户的选择以厘米单位和英尺单位之一来显示搜索到的距离。

10.如权利要求8所述的装置，其中，当变阻单元旋转的角度大于预定的角度，电阻值为低，因而恒定电压高于预定电平时，控制单元中断从变阻单元接收到的信号并感测从电压倍增单元接收到的电压。

11.如权利要求1至5中任何一项所述的装置，其中，所述电压倍增单元包括：

齐纳二极管，其阴极与连接变阻单元和控制单元的节点连接，如果因为要测量的距离比预定的距离远，激光产生单元旋转超过预定的角度，此时从变阻单元输出的恒定电压大于击穿电压，则接通齐纳二极管；

以及电压倍增器，其具有与齐纳二极管的阳极连接的非反相端以及与电源单元连接的反相端，所述电压倍增器比较输入电压和参考电压，对两者之间的差异进行乘法运算，并将乘法运算的结果输出到模数转换器。

12.如权利要求8所述的装置，其中，将参考距离设为1.1-1.3米的高度，在这个高度，用户可以拿着所述装置轻松使用。

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