CN101762809B - 基于液晶光阀原理相位测量的校准方法、校准装置和测距装置 - Google Patents

Abstract

本发明基于液晶光阀原理相位测量的校准方法、校准装置和测距装置属于光电测距领域，系统光波发射装置发射一光波通过第一液晶光阀至被测目标，光波被被测目标反射折回，折回的光波通过光学装置聚焦，由收装置接收，接收的光波作为系统测量的外光路；光波在通过第一液晶光阀的同时，部分光波被第一液晶光阀反射，反射的光波通过第二液晶光阀，通过第二液晶光阀的光波直接被接收装置接收，通过第二液晶光阀的光波将作为系统相位测量基底参考的内光路；系统在工作时将先后切换第一液晶光阀与第二液晶光阀，使接收装置将先后接收到的内光路光波、外光路两路光波进行相位比较，输出消除基底参考的信号。本发明实现相位补偿和校准，提高了激光测距的测量精度，增加了系统的测距稳定度。

Description

基于液晶光阀原理相位测量的校准方法、校准装置和测距装置

技术领域

本发明基于液晶光阀原理相位测量的校准方法、校准装置和测距装置属于光电测距领域，尤其涉及基于液晶光阀原理相位测量的校准方法、校准装置和测距装置。

背景技术

自1947年世界上第一个光电测距仪专利注册，历经六十余年的发展，高精度长距离相位式光电测距仪已相当成熟，在高精度测量工作中早已成为主力，并与其他测量技术结合，组成了功能丰富的全站仪等高效率的测绘仪器。但由于大型测距仪价格高昂及外型尺寸，重量较大等方面的限制，直至上世纪90年代以前，在200米内的短程、中精度测量工作中，光电测距仪未能成为主流。甚低精度的超声测距仪曾一度大量生产。

直至20世纪的最后十年，随着半导体激光器和数字电路的长足发展，激光测距技术才越来越更广泛应用于建筑装修、电力、水利、通讯、环境、建筑、警务、消防、爆破、航海、铁路、军事反恐等领域，毫米级别测量精度的相位式激光测距产品已经逐步在200米内的短程测距工作中占主导地位。但由于小型短程激光测距仪价格上的敏感及性能要求与高精度长距离光电测距仪工作的差异，使得小型激光测距仪在技术与传统的高精度长测程光电测距仪有较大的差异。这正是促成我们要加大小型光电测距仪的研究创新力度和提出有关新发明的原因。

基于测相位差原理的激光测距装置是用调制的激光光束照射被测目标，光束经被测目标反射后折回，将光束往返过程产生的相位变化，换算成被测目标的距离，应用于短距离高精度的距离测量，其测量的准确性和精度受装置内部零部件特性的影响。激光测距仪器的精度要求越高，其电路的复杂度与精密器件的需求量就大大提高。因此环境因素，例如温度以及器件使用寿命对器件性能的影响，导致器件产生的相位漂移不可忽视。现有技术多利用内外光路的相位差补偿原理消除电路系统的附加相移，确保测量数据不受外界环境因素的影响。消除附加相移的相位差补偿原理，简述如下：

设测距信号先后经内光路和外光路行程所延迟后的相位差各为Ψ_内和Ψ_外，ΔΨ为仪器内部信号发生器件产生的电子信号在电路传送和光电转换过程中所产生的附加相移，则内、外光路测距信号e_内和e_外在鉴相器中对比相结果为

Φ_内＝Ψ_内+ΔΨ

Φ_外＝Ψ_外+ΔΨ

上式中，ΔΨ随仪器在不同环境而产生工作状态的变化，为随机相移，无法通过精确计算求解，所以在测距时，交替使用内、外光路进行测相，在交替过程的短时间内，可以认为附加相移没有变化，于是取内、外光路比相结果的差值作为测量结果，即

Φ＝Φ_外-Φ_内＝Ψ_外-Ψ_内

以上结果Φ已经消除附加相移不稳定的影响，从而保证了测距的精度。

现有技术中采用一个光波发射装置产生一路光波，需要利用光束转换装置改变光路，得到内、外两路光，光束转换装置的多次转换会产生机械负荷，机械磨损不可避免，且电路响应时间长，另外带有光束转换装置必然导致电路复杂，体积大，成本高。现有技术采用一个光波发射装置产生一路光波，需要由分光透镜同时产生内外两路光波，因此需采用双APD(雪崩二极管)接收装置，接收同时传输的光波，而APD浪费电路空间、且成本较高。

此外还有方案采用双LD(激光管)发生两路光波信号形成内外光路并通过APD(雪崩二极管)分别接收所述信号达到消除基底信号的相位。所述方案在实施过程中，由于双LD在工作过程中，工作时间和工作环境不同而导致两个LD的工作状态不同而无法完全消除基底信号；此外由于LD器件离散性较大，不同管子之间的差异也直接造成较大误差。

现有技术采用如下的校准方法：

(1)单发单收系统，即单路发送光束单路接收光路信号，通过一个可控制的机械装置实现内外光路的切换，通过计算切换前后内外光路的相位值进行相位校正，消除环境不确定相位干扰。由于采用物理机械开关，机械响应时间长(一般为数百毫秒级别)，不可实时校准，且结构相对复杂，容易产生机械磨损和故障，使用寿命短，不适合作为工业精密仪器使用。

(2)单发双收系统，即单路发射光束并通过双路分别接收内、外光路信号，两路接收信号分别进行处理并计算其相位差，从而消除环境不确定相位干扰。该系统采用两个雪崩二极管(Avalanche Photo Diode，APD)分别接收内外光路信号，由于APD价格昂贵，因此使用两个APD不仅成本高，而且双路放大电路容易产生同频干扰。

(3)双发单收系统，即双路发射光束并通过单路分别先后接收内、外光路信号，两路接收信号分别进行处理并计算其相位差，从而消除环境不确定相位干扰。该系统采用两个光电发生装置分别发生两路光波信号，而由于两路光电发生装置，特别是激光管，在工作时极容易产生不同温度漂移无法用上述原理进行消除，从而产生测量距离的漂移。

综上所述，以上三种解决方案在实际应用中均存在缺陷。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处，提供一种响应时间短，使用寿命长，成本低、防止同频干扰的基于液晶光阀原理相位测量的校准方法、校准装置和测距装置。

本发明的目的是通过以下措施来达到的，基于液晶光阀原理相位测量的校准方法包括步骤：

系统光波发射装置发射一光波通过第一液晶光阀至被测目标，光波被被测目标反射折回，折回的光波通过光学装置聚焦，由接收装置接收，接收的光波作为系统测量的外光路；

光波在通过第一液晶光阀的同时，部分光波被第一液晶光阀反射，反射的光波通过第二液晶光阀，通过第二液晶光阀的光波直接被接收装置接收，通过第二液晶光阀的光波将作为系统相位测量基底参考的内光路；

系统在工作时将先后切换第一液晶光阀与第二液晶光阀，使接收装置将先后接收到的内光路光波、外光路两路光波进行相位比较，输出消除基底参考的信号。

本发明的校准装置包括：

一光波发射装置，用于发射光路信号，此光波信号具有稳定的频率、相位和幅度；

光电转换装置，用于分别接收由被测目标反射折回的外光路和经第一液晶光阀反射的内光路信号；

液晶光阀，用于电路控制的光路切换开关，以切换外光路和内光路的光路开关，同时能反射外光路光波至内光路，液晶光阀为液晶屏、液晶光阀、压控石英光阀或其他压控晶体光阀；

鉴相器，用于分别接收所述光电转换装置输出的信号，并将分别先后将两路信号进行相位比较输出消除基底的相位差信号。

混频器，用于将光电转换装置输出的两路信号分别先后与同一混频信号进行混频，放大后输出至鉴相器。

光电转换装置和混频器包含于一接收装置内，接收装置为光电二极管、光电三极管、雪崩二极管或光电倍增管。

振荡器，用于产生并输出所述高频振荡信号和混频信号，振荡器为晶振、锁相环、倍频器、分频器或直接数字频率合成器；

放大装置，用于接收光电转换装置的输出信号，进行放大并输出。

光波发射装置接收到的第一高频振荡信号调制生成一调制光波，并将光波通过第一液晶光阀作为外光路信号发射至被测目标；同时光波被第一液晶光阀反射并通过第二液晶光阀作为内光路信号，光电转换装置对内光路信号和外光路信号分别进行光电转换并输出，鉴相器分别接收光电转换装置输出的信号，并将两路信号进行相位比较输出消除基底的相位差信号。

光波发射装置包括时钟发生器、调制驱动电路、发光装置，其中发光装置在驱动器的驱动下发射光波，该发光装置可以为激光二极管(Laser Diode，LD)、发光二极管(Light EmittingDiode，LED)或其他的发光器件。作为本发明的一个实施例，光波发射装置可以为激光波发射装置，如激光二极管，发射激光。

第一液晶光阀和第二液晶光阀与光电转换装置对准，使光波直接入射到该光电转换装置中；也可以在第二液晶光阀与光电转换装置之间设有反射镜，以改变光路，便于光电转换装置接收；还可以在第二液晶光阀与光电转换装置之间连接有光信号传输线，该传输线可以为光纤、导光管。

光电转换装置可以为光电二极管、光电三极管、APD、光电倍增管等光电转换装置。

光电转换装置可以先接收外光路光波，再接收内光路光波，或先接收内光路光波，再接收外光路光波。

光波发射装置、光电转换装置、液晶光阀、鉴相器、混频器、接收装置、振荡器、放大装置安装在壳体上，光波发射装置的前端安装设置透镜，在透镜前端安装设置第一液晶光阀，光波通过第一液晶光阀至被测目标，在壳体上安装设置有接收透镜，在光波被被测目标反射折回后，通过接收透镜，在接收透镜后面设置有接收装置，在接收装置前端安装设置透镜，在第一液晶光阀与接收装置之间设置有第二液晶光阀。

本发明第一液晶光阀与第二液晶光阀与光电转换装置对准，使光波直接入射到该光电转换装置中。

本发明在第二液晶光阀与光电转换装置之间设有反射镜以改变光路，便于光电转换装置接收。

本发明在第二液晶光阀与光电转换装置之间连接有光信号传输线，该传输线可以为光纤、导光管。

本发明接收装置可是由光电转换装置和混频器组成。

本发明接收装置可以是光电混频装置。

本发明的测距装置包括，光波发射装置，用于发射光波；第一液晶光阀，用于接收所述光波并传送至被测目标；接收透镜，用于接收被被测目标发射折回的光波；接收装置，接收聚焦后的光波，并作为系统测量的外光路；第二液晶光阀，用于接受部分被第一液晶光阀发射回的光波，并传送至所述接收装置，作为系统相位测量基底参考的内光路；所述接收装置还用于接收将第一液晶光阀与第二液晶光阀进行切换后传送的光波，并将先后接收到的内光路光波与外光路光波进行相位比较，输出消除基底参考的信号。

本发明的测距装置具体的包括振荡器、光波发射装置、第一液晶光阀、第二液晶光阀、光电转换装置，以及高频放大装置、混频器，低频放大装置和鉴相器，用于信号调理和相位获取。测距装置工作时由振荡器产生同频率同相位的第一高频振荡信号和第二高频振荡信号，光波发射装置接收来自振荡器的第一高频振荡信号、调制光波，并发射作为光路信号；此光波通过第一液晶光阀至被测目标，被被测目标反射后折回，光电转换装置接收返回的外光路信号，进行光电转换后输出电信号，输出的电信号为高频的电信号再由高频放大装置进行放大并输出，混频器接收来自放大装置的信号与振荡器输出的第二高频振荡信号进行混频，输出混频后的信号，所述混频信号被低频放大装置放大后进入鉴相器。与此同时，光波被第一液晶光阀反射光波通过第二液晶光阀作为内光路信号的光波，如所述外光路信号流程，最后内光路和外光路分别被鉴相器鉴相并输出相位差信号。

其中振荡器可以为晶振、石英振荡器、PLL(锁相环)、DDS(直接数字频率合成器)或其他频率发生器件和电路。

混频器可以为模拟乘法器、下变频混频器或其他电子混频器和光电二极管、光电三极管、APD(雪崩二极管)、光电倍增管等具有混频功能的光电混频装置。

光电转换装置和混频器可以由一个接收装置代替，该接收装置可同时实现光电转换装置和混频器的功能。接收装置可以为光电二极管、光电三极管、APD、PMT(光电倍增管)等具有光电转换功能的装置。

高频放大装置将接收的高频电信号进行放大，低频放大装置将混频后的低频电信号进行放大，

高频放大装置和低频放大装置均可省略，或者省略其一。采用一个接收装置代替光电转换装置和混频器，那么高频放大装置可以省略，然后可以在接收装置之后直接连接低频电放大装置，成本较低。

本发明的测距装置采用本发明的校准方法和校准装置。

本发明采用单路光波发射装置分别在液晶光阀上产生内、外光路信号，再通过一个信号接收装置分别接收内光路信号和外光路信号的返回信号，然后两信号进行相位比较得到相位差以实现相位补偿和校准的目的，避免了环境变化在电路中引入不确定的相位噪音，提高了激光测距的测量精度，增加了系统的测距稳定度，减少了环境因素对测距误差的影响，降低了系统对元器件的性能要求，从而减低了系统的成本，加强了激光测距在各行业的应用。

附图说明

附图1是本发明实施例提供的相位测量的校准方法的实现流程图；

附图2是本发明实施例的采用液晶光阀相位测量和校准装置的原理框图；

附图3是本发明第一实施例提供的相位测量的校准装置的原理框图；

附图4是本发明第二实施例提供的相位测量的校准装置的原理框图；

附图5是本发明第三实施例提供的相位测量的校准装置的原理框图；

附图6是本发明第四实施例提供的相位测量的校准装置的原理框图；

附图7是本发明第五实施例提供的相位测量的校准装置的原理框图；

附图8是本发明第六实施例提供的相位测量的校准装置的原理框图；

附图9是本发明第七实施例提供的相位测量的校准装置的原理框图；

附图10是本发明第八实施例提供的相位测量的校准装置的原理框图；

附图11是本发明实施例提供的相位测量的校准装置的原理结构图；

附图12是本发明实施例提供的相位测量的校准装置的原理结构图；

附图13是本发明实施例提供的相位测量的校准装置的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如附图1所示，本发明实施例提供的相位测量的校准方法的实现流程，详述如下：

本发明实施例利用液晶光阀的单发单收双光路相位测量的校准方法，采用一个光波发射装置通过液晶光阀分别产生内、外光路信号，再通过一个信号接收装置分别接收内光路信号和外光路信号的返回信号，并对内光路与外光路的返回信号进行相位比较，从而消除附加相移，实现相位误差的补偿和校准的目的。

在步骤S101中，一光波发射装置发射一光波通过第一液晶光阀至被测目标，所述光波被被测目标反射折回后被一接收装置接收，其中，所述光波作为外光路信号，由高频振荡信号调制生成。

在步骤S102中，所述光波在经过所述第一液晶光阀时，同时产生第二光波通过第二液晶光阀至所述接收装置，其中所述第二光波作为基底参考的内光路信号，由所述高频振荡信号调制生成。

在步骤S103中，所述接收装置将先后接收到的两路所述光波进行相位比较，输出消除基底的信号。

在本发明实施例中，进行相位比较的两路光波可以为与混频信号进行混频后的光波，其中与两路光波进行混频的混频信号可以为同一高频振荡信号，也可为频率相同，相位相同或具有固定相位差的两路高频振荡信号。

在本发明实施例中，上述两路光波均为激光。

在本发明实施例中，接收装置可以先接收第一光波，再接收第二光波，或先接收第二光波，再接收第一光波。作为本发明的一个实施例，接收装置可以为光电二极管、光电三极管、APD、光电倍增管等具有光电转换功能的装置。

如附图2所示，本发明实施例提供的采用双发单收的相位测量的校准装置的结构原理图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分。一光波发射装置根据接收到的第一高频振荡信号调制生成一调制光波，并将所述光波通过第一液晶光阀作为外光路信号发射至被测目标；同时所述光波被第一液晶光阀反射并通过第二液晶光阀作为内光路信号。光电转换装置对所述内光路信号和外光路信号分别进行光电转换并输出。最后鉴相器分别接收光电转换装置输出的信号，并将两路信号进行相位比较输出消除基底的相位差信号。

在本发明实施例中，光波发射装置包括时钟发生器、调制驱动电路、发光装置，其中光波发射装置在驱动器的驱动下发射光波，该光波发射装置可以为激光二极管(Laser Diode，LD)、发光二极管(Light Emitting Diode，LED)或其他的发光器件。作为本发明的一个实施例，光波发射装置可以为激光波发射装置，如激光二极管，发射激光。

在本发明实施例中，第一液晶光阀与第二液晶光阀与光电转换装置对准，使光波直接入射到该光电转换装置中；也可以在第二液晶光阀与光电转换装置之间设有反射镜以改变光路，便于光电转换装置接收；还可以在第二液晶光阀与光电转换装置之间连接有光信号传输线，该传输线可以为光纤、导光管。

在本发明实施例中，光电转换装置可以为光电二极管、光电三极管、APD、光电倍增管等光电转换装置。光电转换装置可以先接收外光路光波，再接收内光路光波，或先接收内光路光波，再接收外光路光波。

如附图3所示，本发明第一实施例提供的相位测量的校准装置的结构，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分，本校准装置包括振荡器、光波发射装置、第一液晶光阀、第二液晶光阀、光电转换装置，以及高频放大装置、混频器，低频放大装置和鉴相器用于信号调理和相位获取。

由振荡器产生同频率同相位的第一高频振荡信号和第二高频振荡信号，光波发射装置接收来自振荡器的第一高频振荡信号、调制光波，并发射作为光路信号；此光波通过第一液晶光阀至被测目标，由被测目标反射后折回，光电转换装置接收返回的外光路信号，进行光电转换后输出电信号，输出的电信号为高频的电信号再由高频放大装置进行放大并输出，混频器接收来自放大装置的信号与振荡器输出的第二高频振荡信号进行混频，输出混频后的信号，所述混频信号被低频放大装置放大后进入鉴相器。与此同时，所述光波被第一液晶光阀反射光波通过第二液晶光阀作为内光路信号的光波，如所述外光路信号流程，最后内光路和外光路分别被鉴相器鉴相并输出相位差信号。

在本发明实施例中，振荡器可以为晶振、石英振荡器、PLL(锁相环)、DDS(直接数字频率合成器)或其他频率发生器件和电路。

在本发明实施例中，混频器可以为模拟乘法器、下变频混频器或其他电子混频器和光电二极管、光电三极管、APD(雪崩二极管)、光电倍增管等具有混频功能的光电混频装置。(如日本滨松公司(HAMAMATSU)的S9717，德国SILICON SENSOR的AD230和AD500)

在本发明实施例中，光电转换装置和混频器可以由一个接收装置代替，该接收装置可同时实现光电转换装置和混频器的功能(如日本滨松公司(HAMAMATSU)的S9717，德国SILICONSENSOR的AD230和AD500)。作为本发明的一个实施例，接收装置可以为光电二极管、光电三极管、APD、PMT(光电倍增管)等具有光电转换功能的装置。(如日本滨松公司(HAMAMATSU)的S9717，德国SILICON SENSOR的AD230和AD500)

在本发明实施例中，高频放大装置将接收的高频电信号进行放大，价格昂贵，低频放大装置将混频后的低频电信号进行放大，价格相对较低，如果电路的其他器件性能良好，高频放大装置和低频放大装置均可省略，或者省略其一。如果采用一个接收装置代替光电转换装置和混频器，那么高频放大装置可以省略，然后可以在接收装置之后直接连接低频电放大装置，成本较低。

如附图4所示，本发明第二实施例提供的相位测量的校准装置的结构，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分，本校准装置包括振荡器、光波发射装置、第一液晶光阀、第二液晶光阀、低频放大装置、鉴相器，以及：

光电混频装置，用于分别接收所述内光路光波和由被测目标反射折回的所述外光路光波进行光电转换，并分别与混频信号进行混频，并分别输出混频后的信号。

在本发明实施例中，光电混频装置替代光电转换装置和混频器。(如日本滨松公司(HAMAMATSU)的S9717，德国SILICON SENSOR的AD230和AD500)

如附图5、附图6、附图7所示，本发明实施例的基于液晶光阀相位测量和校准装置的光路电路结构图，锁相环和驱动电路根据高频振荡信号驱动光波发射装置发射光波，所发射的光波分别被第一液晶光阀透射作为外光路信号；与此同时所述光波发射装置发射光波被第一液晶光阀反射后通过第二液晶光阀作为内光路信号。内外光路分别被接收装置接收并通过偏置电路和从所述锁相环输出的高频混频信号进行光电转换、混频，并经低频放大器放大后输出到鉴相器。所述鉴相器将两次接收到的信号进行相位比较最后输出得到消除基底参考的相位。

在本发明实施例中，光波发射装置发射光波通过第一液晶光阀后与接收装置对准，使光波直接入射到接收装置中；也可以在第二液晶光阀与接收装置之间设置反射镜或反射镜组以改变光路，便于接收装置接收，如附图6所示；还可以在第二液晶光阀与接收装置之间安装光信号传输线完成内光路光信号传输，如附图7所示，该传输线可以为光纤、光导管或其他光学通光元件。

作为在本发明实施例，第一液晶光阀可以设置在返回的外光路信号后，作为切换外光路信号的光波发射装置发射光波通过第一液晶光阀后与接收装置对准，使光波直接入射到接收装置中。

如附图8、附图9、附图10所示，实施例在所述内外光路中移动第一液晶光阀和第二液晶光阀位置并取得与附图5相同效果。此实施例可以是在外光路中增加一分光片分出外光路与内光路，第一液晶光阀放置于返回的外光路信号后，用来开启和切断外光路；也可以将第二液晶光阀放置于反射镜之后用来开启和切断内光路；如附图9所示。也可以将第二液晶光阀放置于光信号传输线之后用来开启和切断内光路；如附图10所示。还可以基于上述两种实施例，分别移动第一液晶光阀在外光路内的位置和第二液晶光阀在内光路内的位置以起到分别开启和切断各自光路的作用。

在附图5、附图8发明实施例中，采用基于液晶光阀的单发单收的校准装置可以应用于测距装置的校准，包括连续式相位激光测距装置、脉冲式相位激光测距装置的校准，与已知的测距装置组合且连接在一起，用于补偿相位误差等环境因素导致测距装置电路产生的误差。在本发明实施例中，可以采用控制电路控制内外光路的开关或切换，避免使用机械开关控制，且采用控制电路控制的响应时间快，接收内外光路信号的间隔时间间小，切换间隔时间为毫秒级别，可认为电路切换期间的周围环境不变，电路未受影响，不影响测量精度。本发明实施例采用单发射单接收系统，毫秒级光路切换时间，完全消除APD和LD自身的共模影响，达到较所述双APD与双LD方案更高的精度。

如附图11、附图12、附图13所示，本发明的校准装置包括：一光波发射装置1，光电转换装置，第一液晶光阀，第二液晶光阀，鉴相器、混频器、接收装置、振荡器、放大装置构成，光波发射装置、光电转换装置、液晶光阀、鉴相器、混频器、接收装置、振荡器、放大装置安装在壳体上，光波发射装置1的前端安装设置透镜2，在透镜2前端安装设置第一液晶光阀3，光波通过第一液晶光阀3至被测目标，在壳体上安装设置有接收透镜5，在光波被被测目标反射折回后，通过接收透镜5，在接收透镜后面设置有接收装置7，在接收装置7前端安装设置透镜6，在第一液晶光阀3与接收装置7之间设置有第二液晶光阀4。

鉴相器是采用数字傅里叶变化计算相位，模数转换和微处理器采用TI公司MSP430系列单片机和SILICON LAB公司的C8051系列单片机。混频器是采用日本滨松公司的S9717，德国SILICON SENSOR的AD230和AD500。光电转换装置采用日本滨松公司的S9717，德国SILICONSENSOR的AD230和AD500。光电转换装置和混频器包含于一接收装置内，接收装置日本滨松公司的S9717，德国SILICON SENSOR的AD230和AD500。振荡器采用TI公司的CDCE925或CDCEL925或FUJITSU公司的MB15系列锁相环。放大装置采用TI公司OPA354、OPA357或ADI公司的AD8065高精度仪表放大器。

光波发射装置接收到的第一高频振荡信号调制生成一调制光波，并将光波通过第一光阀作为外光路信号发射至被测目标；同时光波被第一光阀反射并通过第二光阀作为内光路信号，光电转换装置对内光路信号和外光路信号分别进行光电转换并输出，鉴相器分别接收光电转换装置输出的信号，并将两路信号进行相位比较输出消除基底的相位差信号。

本发明第一液晶光阀与第二液晶光阀与光电转换装置对准，使光波直接入射到该光电转换装置中。

本发明在第二液晶光阀与光电转换装置之间设有反射镜以改变光路，便于光电转换装置接收。

本发明在第二液晶光阀与光电转换装置之间连接有光信号传输线，该传输线可以为光纤、导光管。

本发明接收装置是由光电转换装置和混频器组成。

本发明接收装置可以是光电混频装置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于液晶光阀原理相位测量的校准方法，包括步骤：

光波发射装置发射一光波通过第一液晶光阀至被测目标，光波被被测目标反射折回，折回的光波通过光学装置聚焦，由接收装置接收，接收的光波作为测量的外光路；

光波在通过第一液晶光阀的同时，部分光波被第一液晶光阀反射，反射的光波通过第二液晶光阀，通过第二液晶光阀的光波直接被接收装置接收，通过第二液晶光阀的光波将作为相位测量基底参考的内光路；

在工作时将先后切换第一液晶光阀与第二液晶光阀，使接收装置将先后接收到的内光路光波、外光路光波两路光波进行相位比较，输出消除基底参考的信号。

2.根据权利要求1所述的基于液晶光阀原理相位测量的校准方法，其特征是：接收装置由光电转换装置和混频器代替；由振荡器产生同频率同相位的第一高频振荡信号和第二高频振荡信号，光波发射装置接收来自振荡器的第一高频振荡信号，调制光波，并发射作为光路信号；此光波通过第一液晶光阀至被测目标，被被测目标反射后折回，光电转换装置接收返回的外光路信号，进行光电转换后输出电信号，输出的电信号为高频的电信号，再由高频放大装置进行放大并输出，混频器接收来自高频放大装置的信号，与振荡器输出的第二高频振荡信号进行混频，输出混频后的信号，所述混频信号被低频放大装置放大后进入鉴相器，与此同时，光波被第一液晶光阀反射并通过第二液晶光阀作为内光路信号，内光路被光电转换装置接收后，进行光电转换后输出电信号，输出的电信号为高频的电信号，再由高频放大装置进行放大并输出，混频器接收来自高频放大装置的信号，与振荡器输出的第二高频振荡信号进行混频，输出混频后的信号，所述混频信号被低频放大装置放大后进入鉴相器；最后内光路和外光路分别被鉴相器鉴相并输出相位差信号。

3.一种基于液晶光阀原理相位测量的校准装置，包括：光波发射装置、第一接收透镜、第二接收透镜、发射透镜、第一液晶光阀、第二液晶光阀及接收装置，光波发射装置、第一接收透镜、第一液晶光阀、第二液晶光阀、接收装置安装在壳体上；

其特征是：在第一液晶光阀与接收装置之间设置有第二液晶光阀，在接收装置和第一接收透镜之间设置有第二接收透镜；

光波发射装置发射一光波通过第一液晶光阀至被测目标，光波被被测目标反射折回，折回的光波依次通过第一接收透镜和第二接收透镜，由接收装置接收，接收的光波作为测量的外光路；

光波在通过第一液晶光阀的同时，部分光波被第一液晶光阀反射，反射的光波通过第二液晶光阀，通过第二液晶光阀的光波经过第二接收透镜后被接收装置接收，通过第二液晶光阀的光波将作为相位测量基底参考的内光路；

工作时将先后切换第一液晶光阀与第二液晶光阀，使接收装置将先后接收到的内光路光波、外光路光波两路光波进行相位比较，输出消除基底参考的信号。

4.根据权利要求3所述的基于液晶光阀原理相位测量的校准装置，其特征是：接收装置是由光电转换装置和混频器组成。

5.根据权利要求4所述的基于液晶光阀原理相位测量的校准装置，其特征是：第一液晶光阀与第二液晶光阀与光电转换装置对准。

6.根据权利要求4所述的基于液晶光阀原理相位测量的校准装置，其特征是：在第二液晶光阀与光电转换装置之间设有反射镜。

7.根据权利要求4所述的基于液晶光阀原理相位测量的校准装置，其特征是：在第二液晶光阀与光电转换装置之间连接有光信号传输线。

8.根据权利要求4所述的基于液晶光阀原理相位测量的校准装置，其特征是：接收装置是光电混频装置。

9.一种基于液晶光阀原理相位测量的测距装置，特征是包括如权利要求3所述的校准装置，该校准装置使用了如权利要求1所述的校准方法。

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