CN106772409A - 一种组合式测量装置 - Google Patents

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李越强
罗军
王寿增
席文强
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Abstract

本发明公开了一种组合式测量装置，包括激光器、发射光学系统和接收光学系统；发射光学系统是由目镜和物镜组成的扩束准直系统，对激光器的发散角进行压缩；接收光学系统包括接收物镜和分光棱镜，接收物镜收集、汇聚回波信号，分光棱镜将回波信号分成两路；测距探测器和能见度探测器组成探测接收系统，测距探测器采用雪崩光电二极管对收到的回波信号进行光电转换，根据接收到的回波信号测量目标的距离信息，能见度探测器采用雪崩光电二极管对收到的回波信号进行光电转换，根据接收到的回波信号测距目标的大气能见度信息；本发明能同时测量目标的距离信息和大气能见度信息，适用于各种环境条件下的距离和能见度测量，探测精度高、测量速度快。

Description

一种组合式测量装置
技术领域
本发明属于激光技术领域，具体涉及一种能同时测量目标距离和大气能见度的组合式测量装置。
背景技术
目标的距离信息是目前很多应用的重要信息，激光测距抗干扰能力强、作用距离远、测距精度高，经过多年的发展已经成功的应用到多种光电系统中，发挥了很大的作用。脉冲激光测距的原理主要基于激光飞行时间来测量目标距离。但是，测距仪最大测程与大气能见度紧密相关，能见度不同，测量距离就不同。能见度作为一个气象要素，对航空、航海、陆上交通及军事活动都有重要的影响，能见度的定义为：正常视力的人在当时天气条件下，从天气背景中能看到或辨认出目标物的最大水平能见距离。
常州市新瑞得仪器有限公司在“激光测距仪”专利（公开号 CN 101446490A）中，实现了无反射棱镜测量模式和有反射棱镜测量模式两种模式。南京信息工程大学在“一种测量雾霾天气大气能见度的装置”专利（公开号 CN 103969223A）中，实现了实时监测能见度的功能。
上述几种方案的不足在于：当测量目标距离时，对大气能见度没有一个定量的测量。如果需要知道大气能见度，还需要有一个专业的设备测量大气能见度。两种设备测量时，需要的时间长，精度不高，容易出现大的偏差。
发明内容
本发明的目的在于根据现有技术的不足，设计一种能同时测量目标距离和大气能见度的组合式测量装置，该装置具有探测精度高、测量速度快等特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种组合式测量装置，包括激光器、发射光学系统和接收光学系统；所述的发射光学系统是由目镜和物镜组成的扩束准直系统，对激光器的发散角进行压缩；所述的接收光学系统包括接收物镜和分光棱镜，接收物镜收集、汇聚回波信号，分光棱镜将回波信号分成两路；还包括由测距探测器和能见度探测器组成的探测接收系统，所述的测距探测器采用雪崩光电二极管对收到的回波信号进行光电转换，根据接收到的回波信号测量目标的距离信息，所述的能见度探测器采用雪崩光电二极管对收到的回波信号进行光电转换，根据接收到的回波信号测距目标的大气能见度信息。
所述的一种组合式测量装置，其激光器为设置有激光器驱动电路的近红外光脉冲固体激光器。
进一步，所述的激光器准直后的发散角在1mrad左右。
所述的一种组合式测量装置，采用220V市电供电。
本发明的有益效果是：
1.本发明采用雪崩光电二极管作为光电探测器，同时实现了目标距离测量和大气能见度测量的功能；
2. 本发明采用固体激光器作为激光发射光源，具有体积小、效率高、工作稳定、寿命长、激光器波长为近红外光等优点；
3. 本发明采用分光棱镜对接收回波光信号进行分光，解决了目标距离测量和大气能见度测量之间的干扰；
4. 本发明可同时测量目标距离和大气能见度，可对光电系统的作用距离进行实时的评估。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
各附图标记为：1—激光器，2—发射光学系统，3—接收物镜，4—分光棱镜，5—测距探测器，6—能见度探测器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1所示，本发明公开了一种组合式测量装置，包括激光器1、设置在激光器1发射端面上的发射光学系统2和接收光学系统；所述的激光器1为设置有激光器驱动电路的近红外光脉冲固体激光器，激光器驱动电路控制激光器1发射激光，脉冲固体激光器具有体积小、效率高、工作稳定、寿命长、激光器波长为近红外光等优点，激光器1准直后的发散角在1mrad左右，本发明是以近红外光固体激光器为光源的激光探测系统，适用于各种环境条件下的目标距离和能见度测量。
所述的发射光学系统2是由目镜和物镜组成的扩束准直系统，对激光器1的发散角进行压缩；所述的接收光学系统包括设置在发射光学系统2光路上的接收物镜3和分光棱镜4，接收物镜3用于收集、汇聚回波信号，分光棱镜4用于将回波信号分成两路，一路进行目标距离测量，一路进行能见度测量。
还包括由测距探测器5和能见度探测器6组成的探测接收系统，所述的测距探测器5采用雪崩光电二极管对收到的回波信号进行光电转换，根据接收到的回波信号测量目标的距离信息，所述的能见度探测器6采用雪崩光电二极管对收到的回波信号进行光电转换，根据接收到的回波信号测距目标的大气能见度信息。本发明由220V市电供电，操作方便。
本发明的工作原理如下：
激光器1发射激光，经过发射光学系统2整形后以固定的发散角发射激光信号，激光经过大气传播后覆盖到待测量目标上，待测量目标的反射光、大气后向散射光被接收物镜3聚焦，聚焦后的回波信号光经分光棱镜4分成两个光路。一个光路进行目标距离测量，一个光路进行大气能见度测量。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种组合式测量装置，其特征在于：包括激光器（1）、发射光学系统（2）和接收光学系统；所述的发射光学系统（2）是由目镜和物镜组成的扩束准直系统，对激光器（1）的发散角进行压缩；所述的接收光学系统包括接收物镜（3）和分光棱镜（4），接收物镜（3）收集、汇聚回波信号，分光棱镜（4）将回波信号分成两路；还包括由测距探测器（5）和能见度探测器（6）组成的探测接收系统，所述的测距探测器（5）采用雪崩光电二极管对收到的回波信号进行光电转换，根据接收到的回波信号测量目标的距离信息，所述的能见度探测器（6）采用雪崩光电二极管对收到的回波信号进行光电转换，根据接收到的回波信号测距目标的大气能见度信息。
2.根据权利要求1所述的一种组合式测量装置，其特征在于，所述的激光器（1）为设置有激光器驱动电路的近红外光脉冲固体激光器。
3.根据权利要求2所述的一种组合式测量装置，其特征在于，所述的激光器（1）准直后的发散角在1mrad左右。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种组合式测量装置，其特征在于，采用220V市电供电。
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