CN102393522B - 激光测距仪的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光测距仪的测量方法及激光测距装置，将A个高频信号依次形成主振信号，主振信号通过激光驱动器调制后发出测量激光束；同时，将A个高频信号和A个低频信号依次在混频器中形成A个本振信号；每个主振信号经激光束投射到同一被测物体后反射回来，到达雪崩二极管形成带有距离信息的返回信号，每个返回信号和相对应的本振信号在混频器中混频，形成带有相同距离信息的低频信号，利用鉴相技术分别对A个带有距离信息的低频信号鉴相，形成A个带距离信息的相位差,该信号中含有距离相差和非距离相差；通过本发明的计算，分别求出距离相差和非距离相差。本发明大大简化了激光测量仪的内部结构，节约生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光测距仪的测量方法，尤其是涉及一种利用相位测量原理的测量方法和装置。
背景技术
激光测距仪因测量精度高、使用方便而广泛应用于建筑、室内装潢等领域。一般激光测距装置大多选用雪崩光电二极管来作为接收反射光束的光电转换器件。雪崩光电二极管因其固有的电气特性，在外界条件变化时，比如温度、光强变化时，会产生电参数变化，比如倍增因子、相位的变化，从而造成测量精度的降低。同时，电路老化等其他原因也会造成测量精度的降低。为此，国内外都有研发相应的措施，来减少这种测量误差。传统的办法就是增加内光路校准装置，利用电机带动一个旋转装置到达反射位置，使光束反射到雪崩光电二极管接收系统中，把测量数据和固定距离比较后，生成修正参数。旋转装置恢复到透射位置后，发射光束直接打到被测物体，在同一套雪崩光电二极管接收系统中生成测量数据，再用修正参数来修正该测量数据，从而提高测量精度。
目前这种通过内外光路转换来提高测量精度的做法，增加了设备的制造难度，提高了制造成本。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上的不足，通过提供一种无需使用内外光路转换装置且具备较高测量精度的测量方法和基于该方法的测量装置。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种激光测距仪的测量方法，包括以下步骤：
A、利用差频测相技术，微处理器控制锁相环电路产生A个高频信号，A为大于等于8的偶数，在0-500毫秒的时间间隔内产生A个高频信号依次形成A个主振信号，A个主振信号通过激光驱动器调制后控制激光模组发出测量激光束；
B、微处理器控制低频正弦波RC电路产生A个低频信号，A个低频信号与锁相环电路产生的A个高频信号在混频器中上变频或下变频形成A个本振信号，A个本振信号进入雪崩二极管；
C、每个主振信号经测量激光束投射到同一个被测物后反射到雪崩二极管形成返回信号，每个返回信号和相对应的本振信号进行混频，混频后形成带有相同距离信息的低频信号，带有相同距离信息的低频信号通过信号放大及滤波电路后进入微处理器；
D、微处理器利用鉴相技术分别对A个带有相同距离信息的低频信号鉴相，形成A个带距离信息的相位差,该信号中含有距离相差和非距离相差，鉴相技术根据激光相位测距原理，距离D=L*N+L*Φ/2∏，其中L为测尺长度，N为整数个测尺数量，∏为圆周率，Φ为相位差，微处理器将的A个带距离信息的相位差和A个测尺L形成A/2对等式，测尺L=C/2F，其中C为光速，F为主振频率，通过解方程组得出准确的N值，再次利用等式D=L*N+L*Φ/2∏，求出相位差中的距离相差和非距离相差，从而精确测定所测距离。
一种激光测距装置，包括微处理器，微处理器控制锁相环电路，锁相环电路产生的高频信号形成主振信号后通过激光驱动器调制后控制激光模组发出测量激光束，微处理器还控制低频正弦波RC电路，低频正弦波RC电路产生的低频信号与锁相环电路产生的高频信号在混频器中上变频或下变频形成本振信号，混频器为正交调制解调器，本振信号进入雪崩二极管，主振信号经测量激光束投射到被测物后反射到雪崩二极管形成返回信号，返回信号和本振信号在二极管型混频器或雪崩二极管中混频，混频后形成带有相同距离信息的低频信号，带有相同距离信息的低频信号通过信号放大及滤波电路后进入微处理器。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明所公开的激光测距仪的测量方法，无需采用额外的内参考光路，从而大大简化了激光测量仪的内部结构，节约生产成本。
附图说明：
图1为本发明中的激光测距装置的结构示意图。
图2为本发明测量方法在测量装置中的流程示意图。
图中标号：1-微处理器、2-锁相环电路、3-混频器、4-激光驱动器、5-激光模组、6-被测物、7-雪崩二极管、8-信号放大及滤波电路、9-低频正弦波RC电路。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
一种激光测距仪的测量方法，如图2所示，包括以下步骤：
A、利用差频测相技术，微处理器1控制锁相环电路2产生A个高频信号，A为大于等于8的偶数，在0-500毫秒的时间间隔内产生A个高频信号依次形成A个主振信号，A个主振信号通过激光驱动器4调制后控制激光模组5发出测量激光束；
B、微处理器1控制低频正弦波RC电路9产生A个低频信号，A个低频信号与锁相环电路2产生的A个高频信号在混频器3中上变频或下变频形成A个本振信号，A个本振信号进入雪崩二极管7；
C、每个主振信号经测量激光束投射到同一个被测物6后反射到雪崩二极管7形成返回信号，每个返回信号和相对应的本振信号进行混频，混频后形成带有相同距离信息的低频信号，带有相同距离信息的低频信号通过信号放大及滤波电路8后进入微处理器1；
D、微处理器1利用鉴相技术分别对A个带有相同距离信息的低频信号鉴相，形成A个带距离信息的相位差,该信号中含有距离相差和非距离相差，鉴相技术根据激光相位测距原理，距离D=L*N+L*Φ/2∏，其中L为测尺长度，N为整数个测尺数量，∏为圆周率，Φ为相位差，微处理器1将A个带距离信息的相位差和A个测尺L形成A/2对等式，测尺L=C/2F，其中C为光速，F为主振频率，通过解方程组得出准确的N值，再次利用等式D=L*N+L*Φ/2∏，求出相位差中的距离相差和非距离相差，从而精确测定所测距离。通过本发明的计算，分别求出距离相差和非距离相差。
如图1所示，一种激光测距装置，包括微处理器1，微处理器1控制锁相环电路2，锁相环电路2产生的高频信号形成主振信号后通过激光驱动器4调制后控制激光模组5发出测量激光束，微处理器1还控制低频正弦波RC电路9，低频正弦波RC电路9产生的低频信号与锁相环电路2产生的高频信号在混频器3中上变频或下变频形成本振信号，混频器3可以是普通混频器也可以是内含混频器的正交调整解调器；本振信号进入雪崩二极管7，主振信号经测量激光束投射到被测物6后反射到雪崩二极管7形成返回信号，每个返回信号和相对应的本振信号在混频器中混频，形成带有相同距离信息的低频信号，该混频器可以是普通的二极管型混频器，也可以直接利用雪崩二极管来作为混频器，带有相同距离信息的低频信号通过信号放大及滤波电路8后进入微处理器1。
本发明所公开的激光测距仪的测量方法，无需采用额外的内参考光路，从而大大简化了激光测量仪的内部结构，节约生产成本。
Claims (2)
1.一种激光测距仪的测量方法，其特征在于：激光测距仪包括微处理器（1），所述微处理器（1）控制锁相环电路（2），所述锁相环电路（2）产生的高频信号形成主振信号后通过激光驱动器（4）调制后控制激光模组（5）发出测量激光束，所述微处理器（1）还控制低频正弦波RC电路（9），所述低频正弦波RC电路（9）产生的低频信号与所述锁相环电路（2）产生的高频信号在混频器（3）中上变频或下变频形成本振信号，所述本振信号进入雪崩二极管（7），所述主振信号经测量激光束投射到被测物（6）后反射到所述雪崩二极管（7）形成返回信号，所述返回信号和所述本振信号混频后形成带有相同距离信息的低频信号，所述带有相同距离信息的低频信号通过信号放大及滤波电路（8）后进入所述微处理器（1），所述混频器（3）为正交调制解调器，所述返回信号和所述本振信号在二极管型混频器或所述雪崩二极管（7）中混频；激光测距仪的测量方法的具体步骤如下：
A、利用差频测相技术，微处理器（1）控制锁相环电路（2）产生A个高频信号，A为大于等于8的偶数，在0-500毫秒的时间间隔内产生A个所述高频信号依次形成A个主振信号，A个所述主振信号通过激光驱动器（4）调制后控制激光模组（5）发出测量激光束；
B、所述微处理器（1）控制低频正弦波RC电路（9）产生A个低频信号，A个所述低频信号与所述锁相环电路（2）产生的A个所述高频信号在混频器（3）中上变频或下变频形成A个本振信号，A个所述本振信号进入雪崩二极管（7）；
C、每个所述主振信号经测量激光束投射到同一个被测物（6）后反射到所述雪崩二极管（7）形成返回信号，每个所述返回信号和相对应的所述本振信号进行混频，混频后形成带有相同距离信息的低频信号，所述带有相同距离信息的低频信号通过信号放大及滤波电路（8）后进入所述微处理器（1）；
D、所述微处理器（1）利用鉴相技术分别对A个带有相同距离信息的低频信号鉴相，形成A个带距离信息的相位差, 低频信号中含有距离相差和非距离相差。
2.根据权利要求1所述一种激光测距仪的测量方法，其特征在于：所述鉴相技术根据激光相位测距原理，距离D=L*N+L*Φ/2∏，其中L为测尺长度，N为整数个测尺数量，∏为圆周率，Φ为相位差，所述微处理器（1）将所述的A个带距离信息的相位差和A个测尺L形成A/2对等式，测尺L=C/2F，其中C为光速，F为主振频率，通过解方程组得出准确的N值，再次利用等式D=L*N+L*Φ/2∏，求出相位差中的距离相差和非距离相差，从而精确测定所测距离。
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