CN110988900B - 一种具备测温功能的光量子测距仪及测温测距方法 - Google Patents

Abstract

一种具备测温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反射激光携带的环境信息进行算法解析，得到目标距离及目标处环境温度；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温度；还提供了光量子测距仪的测温测距方法。本发明的有益效果为：在测距的同时得到目标处环境温度的检测结果，高效精确，简便快捷。

Description

一种具备测温功能的光量子测距仪及测温测距方法

技术领域

本发明涉及测距仪领域，具体涉及一种具备测温功能的光量子测距仪及测温测距方法。

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，对于所测目标处的温度、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温功能的光量子测距仪及测温测距方法。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种具备测温功能的光量子测距仪及测温测距方法。

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温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反射激光携带的环境信息进行算法解析，得到目标距离及目标处环境温度；

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温度。

本发明还提供了光量子测距仪的测温测距方法，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高效算法，将反射激光携带的环境信息进行算法解析，得到目标距离及目标处环境温度；

S5所述存储显示单元将目标距离及目标处环境温度暂存，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温度实时显示。

本发明的有益效果是：通过一种具备测温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温度的测量，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高效算法的计算保证了目标距离及目标处环境温度测量的准确性，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；S1、S2、S3、S4、S5。

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温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用于将反射激光携带的环境信息进行算法解析，得到目标距离及目标处环境温度；

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温度。

本优选实施例通过一种具备测温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温度的测量，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高效算法的计算保证了目标距离及目标处环境温度测量的准确性，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，所述出射激光为单光子激光。

所述激光发射单元101与激光接收单元102共用一组光学镜组，所述光学镜组用于所述出射激光及发射激光的发射与接收过程中的光路转换。

本优选实施例中使用的单光子激光具有特殊的物理性质，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，所述激光发射单元101用于向目标发射单光子激光，能够减少发射过程中的误差，受外界环境的温度天气等的影响较小，能够保证较远的测量范围。

优选的，所述激光解析单元103包括光电转换子单元、时间转换子单元；

所述光电转换子单元用于将所述反射激光转换为电信号，并将所述电信号发送至所述算法解析单元104；

所述时间转换子单元与所述激光发射单元101与激光接收单元102连接，根据激光发射与接收时间转换得出所述反射激光的往返时间。

本优选实施例中所述激光解析单元104通过光电转换子单元将所述反射激光转换为电信号，并将所述电信号发送至所述算法解析单元104，通过所述时间转换子单元与所述激光发射单元101与激光接收单元102连接，根据激光发射与接收时间转换得出所述反射激光的往返时间，便于所述算法解析单元104进行算法解析，计算出的往返时间更加精确，减少误差，避免误差累进。

优选的，所述算法解析单元104内置微处理器；

所述微处理器预设高效算法，通过解析所述电信号得出目标距离及目标处环境温度：

所述高效算法包括：目标的热辐射能量p计算公式：

上述公式中，目标的绝对温度为T，a是目标发射热辐射修正系数，κ是气溶胶粒子影响修正系数，h是玻尔兹曼常数，c是真空中光速，λ是激光波长，t是测量时间，η表示雪崩光电二极管工艺偏差系数；

上述公式中，所述电信号I，ε表示热辐射能量转换电流效率修正系数，η表示雪崩光电二极管工艺偏差系数；

温度T计算公式为：

T＝f^-1(I)

本优选实施例利用出射激光、反射激光的能量信号与电流的函数关系，最终将目标所处环境的温度采集计算出来，光量子测距仪1瞄准目标后，所述激光发射单元101向目标发射激光，即出射激光，出射激光光子束穿越空气到达目标时，会产生瑞利散射效应，将反射部分热辐射能量回波信号，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。光量子测距仪1通过内设光电雪崩二极管、内置微处理器等进行热辐射能量信号与温度信号变换的信息处理，从而确定目标的温度数据。

本发明还提供了光量子测距仪1的测温测距方法，包括：

S1使用者使用光量子测距仪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，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中预设高效算法，将反射激光携带的环境信息进行算法解析，得到目标距离及目标处环境温度；

S5所述存储显示单元105将目标距离及目标处环境温度暂存，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温度实时显示。

本优选实施例通过光量子测距仪1的测温测距方法能够在瞄准目标进行测距的同时进行目标处环境温度的测量，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高效算法的计算保证了目标距离及目标处环境温度测量的准确性，使测量精度更高，测量速度更快。

优选的，所述S2具体可以通过以下操作来实现：

(1)所述激光发射单元101与激光接收单元102共用一组光学镜组，所述光学镜组用于所述出射激光及发射激光的发射与接收过程中的光路转换。

优选的，所述S4具体可以通过以下一种或几种操作的组合来：

(1)所述算法解析单元104内置微处理器；所述微处理器预设高效算法，通过解析所述电信号得出目标距离及目标处环境温度；

(2)所述高效算法包括：目标的热辐射能量p计算公式：

上述公式中，目标的绝对温度为T，a是目标发射热辐射修正系数，κ是气溶胶粒子影响修正系数，h是玻尔兹曼常数，c是真空中光速，λ是激光波长，t是测量时间，η表示雪崩光电二极管工艺偏差系数。

本优选实施例中使用的单光子激光具有特殊的物理性质，其相干性及方向性等物理参数较普通光更具优势，所述激光发射单元101用于向目标发射单光子激光，能够减少发射过程中的误差，受外界环境的温度天气等的影响较小，能够保证较远的测量范围；对单光子激光的解析及高效算法的计算保证了目标距离及目标处环境温度测量的准确性，使测量精度更高，测量速度更快。

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温度；

(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温度；

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

本优选实施例通过光量子测距仪1的测温测距方法能够在瞄准目标进行测距的同时进行目标处环境温度的测量，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高效算法的计算保证了目标距离及目标处环境温度测量的准确性，利用能量与温度的等效性方程，进行实际温度的计算，从而确定目标表面温度，展现出远距离目标测量温度的高速时效性和精确性。

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 (7)

1.一种具备测温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反射激光携带的环境信息进行算法解析，得到目标距离及目标处环境温度；

所述算法解析单元内置微处理器；所述微处理器预设高效算法，通过解析电信号得出目标距离及目标处环境温度；

所述高效算法包括：目标的热辐射能量p计算公式：

上述公式中，目标的绝对温度为T，a是目标发射热辐射修正系数，κ是气溶胶粒子影响修正系数，h是玻尔兹曼常数，c是真空中光速，λ是激光波长，t是测量时间，η表示雪崩光电二极管工艺偏差系数；

上述公式中，I表示电信号，ε表示热辐射能量转换电流效率修正系数，η表示雪崩光电二极管工艺偏差系数；

温度T计算公式为：

T＝f^-1(I)；

所述存储显示单元将目标距离及目标处环境温度暂存，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温度实时显示。

2.根据权利要求1所述的一种具备测温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，所述出射激光为单光子激光。

3.根据权利要求1所述的一种具备测温功能的光量子测距仪，其特征在于，所述激光发射单元与激光接收单元共用一组光学镜组，所述光学镜组用于所述出射激光及发射激光的发射与接收过程中的光路转换。

4.根据权利要求1所述的一种具备测温功能的光量子测距仪，其特征在于，所述激光解析单元包括光电转换子单元、时间转换子单元；

所述光电转换子单元用于将所述反射激光转换为电信号，并将所述电信号发送至所述算法解析单元；

所述时间转换子单元与所述激光发射单元与激光接收单元连接，根据激光发射与接收时间转换得出所述反射激光的往返时间。

5.一种基于光量子测距仪的测温测距方法，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，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高效算法，将反射激光携带的环境信息进行算法解析，得到目标距离及目标处环境温度；

所述算法解析单元内置微处理器；所述微处理器预设高效算法，通过解析电信号得出目标距离及目标处环境温度；

所述高效算法包括：目标的热辐射能量p计算公式：

上述公式中，目标的绝对温度为T，a是目标发射热辐射修正系数，κ是气溶胶粒子影响修正系数，h是玻尔兹曼常数，c是真空中光速，λ是激光波长，t是测量时间，η表示雪崩光电二极管工艺偏差系数；

上述公式中，I表示电信号，ε表示热辐射能量转换电流效率修正系数，η表示雪崩光电二极管工艺偏差系数；

温度T计算公式为：

T＝f^-1(I)；

S5存储显示单元将目标距离及目标处环境温度暂存，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温度实时显示。

6.根据利要求5所述的光量子测距仪的测温测距方法，其特征在于，所述S2具体可以通过以下操作来实现：

所述激光发射单元与激光接收单元共用一组光学镜组，所述光学镜组用于所述出射激光及发射激光的发射与接收过程中的光路转换。

7.根据权利要求5所述的光量子测距仪的测温测距方法，其特征在于，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温度；

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

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

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