CN110954915B - 一种具备测湿度功能的光量子测距仪及测距测湿度方法 - Google Patents

Abstract

一种具备测湿度功能的光量子测距仪，包括激光发射单元、激光接收单元、激光解析单元、算法解析单元、存储显示单元；所述激光发射单元用于向目标发射激光，即出射激光；所述激光接收单元用于接收被目标反射的激光，即反射激光；所述激光解析单元用于对被目标反射的反射激光进行激光解析，剥离环境信息；所述算法解析单元用于将所述激光解析单元测定的数据代入进行算法解析，得到目标距离及目标处环境湿度；所述存储显示单元用于存储并显示目标距离及目标处环境湿度；还提供了光量子测距仪的测湿度测距方法。本发明的有益效果为：在测距的同时得到目标处环境湿度的检测结果，高效精确，简便快捷。

Description

一种具备测湿度功能的光量子测距仪及测距测湿度方法

技术领域

本发明涉及测距仪领域，具体涉及一种具备测湿度功能的光量子测距仪及测距测湿度方法。

背景技术

测距仪是利用光、声音、电磁波的反射、干涉等特性，而设计的用于长度、距离测量的仪器，新型测距仪在长度测量的基础上，可以利用长度测量结果，对待测目标的面积、周长、体积、质量等其他参数进行科学计算，在工程应用、GIS调查、军事等领域都有很广的应用范围。激光测距仪，是利用调制激光的某个参数实现对目标的距离测量的仪器。按照测距方法分为相位法测距仪和脉冲法测距仪，脉冲式激光测距仪是在工作时向目标射出一束或一序列短暂的脉冲激光束，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。相位法激光测距仪是利用检测发射光和反射光在空间中传播时发生的相位差来检测距离的。

激光测距仪已经被广泛应用于以下领域:电力，水利，通讯，环境，建筑，地质，警务，消防，爆破，航海，铁路，反恐/军事，农业，林业，房地产，休闲/户外运动等，但当前的激光测距仪一般仅具备测距功能，对于所测目标处的湿度、湿度、空气组分等信息则需要借助另外的设备进行检测，并且无法在测距的同时得到其他信息的检测结果，为解决上述问题，本发明提供了一种具备测湿度功能的光量子测距仪及测距测湿度方法。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种具备测湿度功能的光量子测距仪及测距测湿度方法。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

本发明提供了一种具备测湿度功能的光量子测距仪，包括激光发射单元、激光接收单元、激光解析单元、算法解析单元、存储显示单元；

所述激光发射单元用于向目标发射激光，即出射激光；

所述激光接收单元用于接收被目标反射的激光，即反射激光；

所述激光解析单元用于对被目标反射的反射激光进行激光解析，剥离环境信息；

所述算法解析单元用于将所述激光解析单元测定的数据代入进行算法解析，得到目标距离及目标处环境湿度；

所述存储显示单元用于存储并显示目标距离及目标处环境湿度。

本发明还提供了光量子测距仪的测湿度测距方法，包括：

S1使用者使用光量子测距仪对目标进行瞄准，开启光量子测距仪，所述激光发射单元向目标发射激光，即出射激光，所述出射激光为单光子激光；

S2出射激光发射至目标后，于目标物表面反射，光量子测距仪中所述激光接收单元接收被目标反射的激光，即反射激光；

S3光量子测距仪接收到反射激光后，由所述激光解析单元用于对被目标反射的反射激光进行激光解析，剥离环境信息；

S4所述算法解析单元中预设算法，将所述激光解析单元测定的数据代入进行算法解析，得到目标距离及目标处环境湿度；

S5所述存储显示单元将目标距离及目标处环境湿度暂存，根据使用者需求进行永久存储或覆盖存储，并将目标距离及目标处环境湿度实时显示。

本发明的有益效果是：通过一种具备测湿度功能的光量子测距仪能够在瞄准目标进行测距的同时进行目标处环境湿度的测量，利用单光子激光进行测量，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，减少了大气环境对光束的漫反射和折射，提高了测量过程中的抗干扰性，对单光子激光的解析及算法的计算保证了目标距离及目标处环境湿度测量的准确性，使测量精度更高，测量速度更快。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的装置结构示意图；图2是本发明的方法示意图；

附图标记：

光量子测距仪1、激光发射单元101、激光接收单元102、激光解析单元103、算法解析单元104、存储显示单元105。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例的一种具备测湿度功能的光量子测距仪1，包括激光发射单元101、激光接收单元102、激光解析单元103、算法解析单元104、存储显示单元105；

所述激光发射单元101用于向目标发射激光，即出射激光；

所述激光接收单元102用于接收被目标反射的激光，即反射激光；

所述激光解析单元103用于对被目标反射的反射激光进行激光解析，剥离环境信息；

所述算法解析单元104用于将所述激光解析单元103测定的数据代入进行算法解析，得到目标距离及目标处环境湿度；

所述存储显示单元105用于存储并显示目标距离及目标处环境湿度。

本优选实施例通过一种具备测湿度功能的光量子测距仪1能够在瞄准目标进行测距的同时进行目标处环境湿度的测量，利用单光子激光进行测量，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，减少了大气环境对光束的漫反射和折射，提高了测量过程中的抗干扰性，对单光子激光的解析及算法的计算保证了目标距离及目标处环境湿度测量的准确性，利用拉曼散射原理，通过测量计算出射激光与反射激光波长的变化量，即拉曼频移量与湿度的函数关系，最终将目标处环境湿度采集计算出来，使测量精度更高，测量速度更快。

优选的，所述激光发射单元101向目标发射激光，即出射激光，并产生发射信号发送至所述激光接收单元102，所述出射激光为单光子激光。

优选的，所述激光接收单元102包括单光子激光接收子单元、时间分析子单元；

所述单光子激光接收子单元用于接收反射激光，并产生接收信号发送至时间分析子单元

所述时间分析子单元用于根据所述发射信号及接收信号进行出射激光与反射激光的往返时间的分析计算。

本优选实施例中所述时间分析子单元用于根据所述发射信号及接收信号进行出射激光与反射激光的往返时间的分析计算，便于后续所述算法解析单元104利用算法进行测距及测湿度的计算。

优选的，所述激光解析单元103对发射的出射激光进行激光解析，测定出射激光频率、波长等数据；

所述激光解析单元103对接收到的反射激光进行激光解析，剥离环境信息，测定反射激光频率、波长等数据；

所述激光解析单元103将反射激光转换为电信号，所述电信号转送至所述算法解析单元104。

本优选实施例中所述激光解析单元103对发射的出射激光及接收到的反射激光进行激光解析，剥离环境信息，测定激光频率、波长等数据，对激光进行解析可精确测定各项数值，目标处环境的各项信息也被同时剥离，得出激光通过该处环境时的各项变化值，代入所述算法解析单元104利用算法进行测距及测湿度的计算。

优选的，所述算法解析单元104内置微处理器；

所述微处理器预设算法，通过代入所述激光解析单元测定的数据对目标距离及目标处环境湿度进行计算：

设一个远方目标处环境(单位面积内)的水气分子密度是m，发射的出射激光束的功率是p₁，波长是λ₁，反射激光中散射光束的功率是p₂,散射波长是λ₂；

建立能量-波长方程来计算目标方周围的水气分子密度：

上述公式中，b、c、d分别是大气压、湿度、目标体积对水气分子影响的修正系数，h是玻尔兹曼常数，κ是散射修正系数，t是测量时间，△f是拉曼频移，θ是空气密度修正系数。

电信号V与湿度数值W：

上述公式中，θ表示拉曼散射角，η表示雪崩光电二极管光电转换效率系数。

推导即可得到湿度W：

W＝f^-1(V)

参见图2，本发明还提供了光量子测距仪1的测湿度测距方法，包括：

S1使用者开启光量子测距仪1对目标进行瞄准，开启光量子测距仪1，所述激光发射单元101向目标发射激光，即出射激光；

S2出射激光发射至目标后，于目标物表面反射，光量子测距仪1中所述激光接收单元102接收被目标反射的激光，即反射激光；

S3光量子测距仪1接收到反射激光后，由所述激光解析单元103用于对被目标反射的反射激光进行激光解析，剥离环境信息；

S4所述算法解析单元104中预设算法，将所述激光解析单元103测定的数据代入进行算法解析，得到目标距离及目标处环境湿度；

S5所述存储显示单元105将目标距离及目标处环境湿度暂存，根据使用者需求进行永久存储或覆盖存储，并将目标距离及目标处环境湿度实时显示。

本优选实施例能够在瞄准目标进行测距的同时进行目标处环境湿度的测量，利用算法的计算保证了目标距离及目标处环境湿度测量的准确性，利用拉曼散射原理，通过测量计算出射激光与反射激光波长的变化量，即拉曼频移量与湿度的函数关系，最终将目标处环境湿度采集计算出来，使测量精度更高，测量速度更快。

优选的，所述S1具体通过以下操作实现：

所述激光发射单元101向目标发射激光，即出射激光，并产生发射信号发送至所述激光接收单元102，所述出射激光为单光子激光。；

所述S4具体可以通过以下一种操作实现：

(1)所述算法解析单元104内置微处理器；所述微处理器预设算法，通过代入所述激光解析单元103测定的数据对目标距离及目标处环境湿度进行计算；

(2)所述算法包括：

上述公式中，b、c、d分别是大气压、湿度、目标体积对水气分子影响的修正系数，h是玻尔兹曼常数，κ是散射修正系数，t是测量时间，△f是拉曼频移，θ是空气密度修正系数，水气分子密度是m，发射的出射激光束的功率是p₁，波长是λ₁，反射激光中散射光束的功率是p₂，散射波长是λ₂。

电信号V与湿度数值W：

上述公式中，θ表示拉曼散射角，η表示雪崩光电二极管光电转换效率系数。

推导即可得到湿度W：

W＝f^-1(V)

本优选实施例能够在瞄准目标进行测距的同时进行目标处环境湿度的测量，利用单光子激光进行测量，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，减少了大气环境对光束的漫反射和折射，提高了测量过程中的抗干扰性，对单光子激光的解析及算法的计算保证了目标距离及目标处环境湿度测量的准确性，利用拉曼散射原理，通过测量计算出射激光与反射激光波长的变化量，即拉曼频移量与湿度的函数关系，最终将目标处环境湿度采集计算出来。

优选的，所述S5具体可以通过以下一种或几种操作的组合来实现：

(1)所述存储显示单元105包括OLED显示屏、信号接收子单元、数据存储子单元；

(2)所述OLED显示屏用于显示目标距离及目标处环境湿度；

(3)所述信号接收子单元用于接收所述算法解析单元104发送的目标距离及目标处环境湿度；

(4)所述数据存储子单元用于存储目标距离及目标处环境湿度，可根据使用者需求进行永久存储或覆盖存储。

本优选实施例中所述存储显示单元105进行存储及显示目标距离及目标处环境湿度，可根据使用者需求进行永久存储或覆盖存储，便于使用者直观得到测距及测湿度结果，减少存储硬件要求，避免因显示存储功能导致光量子测距仪1体积偏大。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种具备测湿度功能的光量子测距仪，其特征在于，包括激光发射单元、激光接收单元、激光解析单元、算法解析单元、存储显示单元；

所述激光发射单元用于向目标发射激光，即出射激光；

所述激光接收单元用于接收被目标反射的激光，即反射激光；

所述激光解析单元用于对被目标反射的反射激光进行激光解析，剥离环境信息；

所述算法解析单元用于将所述激光解析单元测定的数据代入进行算法解析，得到目标距离及目标处环境湿度；

所述算法解析单元内置微处理器；所述微处理器预设算法，通过代入所述激光解析单元测定的数据对目标距离及目标处环境湿度进行计算；

所述算法包括：

上述公式中，b、c、d分别是大气压、湿度、目标体积对水气分子影响的修正系数，h是玻尔兹曼常数，κ是散射修正系数，t是测量时间，△f是拉曼频移，z是空气密度修正系数，水气分子密度是m，发射的出射激光束的功率是P₁，波长是λ₁，反射激光中散射光束的功率是P₂，散射波长是λ₂；

电信号V与湿度数值W：

上述公式中，θ表示拉曼散射角，η表示雪崩光电二极管光电转换效率系数；

推导即可得到湿度W：W＝f^--1(V)；

所述存储显示单元用于存储并显示目标距离及目标处环境湿度。

2.根据权利要求1所述的一种具备测湿度功能的光量子测距仪，其特征在于，所述激光发射单元向目标发射激光，即出射激光，并产生发射信号发送至所述激光接收单元，所述出射激光为单光子激光。

3.根据权利要求1所述的一种具备测湿度功能的光量子测距仪，其特征在于，所述激光接收单元包括单光子激光接收子单元、时间分析子单元；

所述单光子激光接收子单元用于接收反射激光，并产生接收信号发送至时间分析子单元；

所述时间分析子单元用于根据发射信号及接收信号进行出射激光与反射激光的往返时间的分析计算。

4.根据权利要求1所述的一种具备测湿度功能的光量子测距仪，其特征在于，所述激光解析单元对发射的出射激光进行激光解析，测定出射激光频率、波长数据；

所述激光解析单元对接收到的反射激光进行激光解析，剥离环境信息，测定反射激光频率、波长数据。

5.一种具备测湿度功能的光量子测距仪的测湿度测距方法，包括：

S1使用者开启光量子测距仪对目标进行瞄准，开启光量子测距仪，激光发射单元向目标发射激光，即出射激光；

S2出射激光发射至目标后，于目标物表面反射，光量子测距仪中激光接收单元接收被目标反射的激光，即反射激光；

S3光量子测距仪接收到反射激光后，由激光解析单元用于对被目标反射的反射激光进行激光解析，剥离环境信息；

S4算法解析单元中预设算法，将所述激光解析单元测定的数据代入进行算法解析，得到目标距离及目标处环境湿度；

S5存储显示单元将目标距离及目标处环境湿度暂存，根据使用者需求进行永久存储或覆盖存储，并将目标距离及目标处环境湿度实时显示；

所述算法解析单元内置微处理器；所述微处理器预设算法，通过代入所述激光解析单元测定的数据对目标距离及目标处环境湿度进行计算；

所述算法包括：

上述公式中，b、c、d分别是大气压、湿度、目标体积对水气分子影响的修正系数，h是玻尔兹曼常数，κ是散射修正系数，t是测量时间，△f是拉曼频移，z是空气密度修正系数，水气分子密度是m，发射的出射激光束的功率是P₁，波长是λ₁，反射激光中散射光束的功率是P₂，散射波长是λ₂；

电信号V与湿度数值W：

上述公式中，θ表示拉曼散射角，η表示雪崩光电二极管光电转换效率系数；

推导即可得到湿度W：W＝f^--1(V)。

6.根据利要求5所述的一种具备测湿度功能的光量子测距仪的测湿度测距方法，其特征在于，所述S1具体通过以下操作实现：

所述激光发射单元向目标发射激光，即出射激光，并产生发射信号发送至所述激光接收单元，所述出射激光为单光子激光。

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