CN202770994U - 一种测距系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于测量技术领域，提供了一种测距系统，所述测距系统包括用以发射测量光束至被测物的测量光发射装置以及用以接收经所述被测物反射回的测量光束并转化为测量信号的接收装置，所述测距系统还包括用以发射参考光束的参考光发射装置、将所述参考光束反射至接收装置的挡板以及控制所述测量光发射装置和参考光发射装置启闭的控制开关，所述接收装置系将反射回的参考光束转化为参考信号的接收装置。在此采用双发单收的相位测量模式，无需采用机械装置对测量光和参考光进行切换，精度极高。同时，无需将一个发射装置发射出的光分为测量光束及参考光束，使得本测距系统结构简单。因采用同一接收装置接收测量光束及参考光束，降低了成本。
Description
技术领域
本实用新型属于距离测量技术领域，尤其涉及一种测距系统。
背景技术
二十世纪八十年代以来，半导体激光器和数字电路取得长足发展。以之为基础的激光测距技术越来越广泛应用于电力、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。现有相位激光测距系统采用机械装置对测量光和参考光进行切换，测量精度较低。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的在于提供一种测距系统，旨在解决现有测距系统测量精度低的问题。
本实用新型实施例是这样实现的，一种测距系统，包括用以发射测量光束至被测物的测量光发射装置以及用以接收经所述被测物反射回的测量光束并转化为测量信号的接收装置，所述测距系统还包括用以发射参考光束的参考光发射装置、将所述参考光束反射至接收装置的挡板以及控制所述测量光发射装置和参考光发射装置启闭的控制开关，所述接收装置系将反射回的参考光束转化为参考信号的接收装置。
本实用新型实施例由测量光发射装置发射测量光束至被测物，由接收装置接收经所述被测物反射回的测量光束并将其转化为测量信号，此测量信号经处理得出测量相位。接着关闭测量光发射装置，开启参考光发射装置，由参考光发射装置发射参考光束至挡板，由所述接收装置接收经挡板发射回的参考光束并将其转化为参考信号，此参考信号经处理得出参考相位。由此算出测量相位与参考相位间的相位差ΔΦ，最终由公式D=C*T/2=C*ΔΦ/(2*2π*nf)算出被测距离。在此采用双发单收的相位测量模式，无需采用机械装置对测量光和参考光进行切换，精度极高。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的测距系统的结构示意图；
图2是信号产生电路的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型实施例由测量光发射装置发射测量光束至被测物，由接收装置接收经所述被测物反射回的测量光束并将其转化为测量信号，此测量信号经处理得出测量相位。接着关闭测量光发射装置，开启参考光发射装置，由参考光发射装置发射参考光束至挡板，由所述接收装置接收经挡板发射回的参考光束并将其转化为参考信号，此参考信号经处理得出参考相位。由此算出测量相位与参考相位间的相位差ΔΦ，最终由公式D=C*T/2=C*ΔΦ/(2*2π*nf)算出被测距离。在此采用双发单收的相位测量模式，无需采用机械装置对测量光和参考光进行切换，精度极高。
以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细描述。
如图1、2所示，本实用新型实施例提供的测距系统包括用以发射测量光束至被测物的测量光发射装置1，用以接收经所述被测物反射回的测量光束并转化为测量信号的接收装置2，用以发射参考光束的参考光发射装置3、将所述参考光束反射至接收装置的挡板4以及控制所述测量光发射装置1和参考光发射装置3启闭的控制开关5；其中，所述接收装置2系将反射回的参考光束转化为参考信号的接收装置。此处由测量光发射装置1发射测量光束至被测物，由接收装置2接收经所述被测物反射回的测量光束并将其转化为测量信号，此测量信号经处理得出测量相位。接着关闭测量光发射装置1，开启参考光发射装置3，由参考光发射装置3发射参考光束至挡板4，由所述接收装置2接收经挡板4发射回的参考光束并将其转化为参考信号，此参考信号经处理得出参考相位。由此算出测量相位与参考相位间的相位差ΔΦ，最终由公式D=C*T/2=C*ΔΦ/(2*2π*nf)算出被测距离。在此采用双发单收的相位测量模式，无需采用机械装置对测量光和参考光进行切换，精度极高。同时，无需将一个发射装置发射出的光分为测量光束及参考光束，使得本测距系统结构简单。此外，由电子控制开关5控制所述测量光发射装置1与参考光发射装置3启闭，两者间切换时间短，为毫秒量级，可认为电路切换期间周围环境不变，电路未受影响，不影响测量精度。因采用同一接收装置2接收测量光束及参考光束，降低了成本。
本测距系统还包括用以产生主振信号、本振信号、触发采样信号及开始采样信号的信号产生电路以及对所述测量信号和参考信号进行处理、以得出测量距离的信号处理电路，所述信号处理电路具有使本振信号与测量信号或参考信号混频的混频器。此处由同一信号源即信号产生电路倍频产生主振信号、本振信号、触发采样信号及开始采样信号，频率飘移带来的误差可忽略不计。同时，由混频器对本振信号与测量信号或参考信号进行混频，稳定性佳。
其中，所述主振信号经调制器6调制形成传送至测量光发射装置1或参考光发射装置3的调制信号，所述本振信号输入混频器与测量信号或参考信号混频后形成测量混频信号或参考混频信号，信号处理过程简单。
具体地，所述信号产生电路包括用以产生基准信号并直接将所述基准信号作为开始采样信号的信号发生器71，对多个基准信号进行倍频处理、以分别产生主振信号、本振信号和触发采样信号的第一倍频器72、第二倍频器73和第三倍频器74以及分别对所述主振信号和本振信号进行整形滤波的第一整形滤波器75和第二整形滤波器76，电路结构简单，产生信号稳定。
优选地，所述信号处理电路为用以接收本振信号、触发采样信号和开始采样信号，由触发采样信号触发并于所述开始采样信号的上升沿或下降沿开始对测量混频信号或参考混频信号进行采样的信号处理电路。一旦接收到触发采样信号及开始采样信号，即开始在开始采样信号的上升沿或下降沿对测量混频信号或参考混频信号进行采样，对测量混频信号或参考混频信号进行采样至少一个周期以上，且触发采样信号的频率为基准信号频率2倍以上。采样过程合理，采样结果准确。
本实用新型实施例中所述信号处理电路还具有输出控制信号给控制开关的微控制器81以及依序对测量混频信号或参考混频信号进行处理的低通滤波器82、放大器83和AD转化模块，由所述AD转化模块接收信号发生电路输出的触发采样信号和开始采样信号。该信号处理过程简单，顺畅。
通常，所述述测量光发射装置1和参考光发射装置3均为具有自动功率控制模块的激光管，由所述微控制器81输出功率控制信号给自动功率控制模块。如此使激光管输出功率稳定，进而使得本测距系统测量精度更高。
进一步地，所述测量光发射装置1输出端设对测量光束进行准直的发射物镜11，所述接收装置2输入端设汇聚测量光束的接收物镜21。其中，所述挡板4倾斜设置于参考光发射装置3输出端，并将所述参考光束直接反射至接收装置2。这样测量光束所走光程为外光路的长度，参考光束所走光程为内光路的长度。此处由倾斜设置的挡板4将所述参考光束直接反射至接收装置2，测距时剔除了内光路所造成的影响，测量结果更加准确。
为进一步简化本系统，所述混频器集成于接收装置2。所述接收装置2优选为雪崩二极管。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种测距系统，包括用以发射测量光束的测量光发射装置以及用以接收反射回的测量光束并转化为测量信号的接收装置，其特征在于，所述测距系统还包括用以发射参考光束的参考光发射装置、将所述参考光束反射至接收装置的挡板以及控制所述测量光发射装置和参考光发射装置启闭的控制开关，所述接收装置系将反射回的参考光束转化为参考信号的接收装置。
2.如权利要求1所述的测距系统，其特征在于，所述测距系统进一步包括用以产生主振信号、本振信号、触发采样信号及开始采样信号的信号产生电路以及对所述测量信号和参考信号进行处理、以得出测量距离的信号处理电路，所述信号处理电路具有使本振信号与测量信号或参考信号混频的混频器；所述主振信号经调制器调制形成传送至测量光发射装置或参考光发射装置的调制信号，所述本振信号输入混频器与测量信号或参考信号混频后形成测量混频信号或参考混频信号。
3.如权利要求2所述的测距系统，其特征在于，所述信号产生电路包括用以产生基准信号并直接将所述基准信号作为开始采样信号的信号发生器，对多个基准信号进行倍频处理、以分别产生主振信号、本振信号和触发采样信号的第一倍频器、第二倍频器和第三倍频器以及分别对所述主振信号和本振信号进行整形滤波的第一整形滤波器和第二整形滤波器。
4.如权利要求2或3所述的测距系统，其特征在于，所述信号处理电路为用以接收本振信号、触发采样信号和开始采样信号，由触发采样信号触发并于所述开始采样信号的上升沿或下降沿开始对测量混频信号或参考混频信号进行采样的信号处理电路。
5.如权利要求4所述的测距系统，其特征在于，所述信号处理电路还具有输出控制信号给控制开关的微控制器以及依序对测量混频信号或参考混频信号进行处理的低通滤波器、放大器和AD转化模块，由所述AD转化模块接收信号发生电路输出的触发采样信号和开始采样信号。
6.如权利要求5所述的测距系统，其特征在于，所述述测量光发射装置和参考光发射装置均为具有自动功率控制模块的激光管，由所述微控制器输出功率控制信号给自动功率控制模块。
7.如权利要求2、3、5或6所述的测距系统，其特征在于，所述测量光发射装置输出端设对测量光束进行准直的发射物镜，所述接收装置输入端设汇聚测量光束的接收物镜。
8.如权利要求7所述的测距系统，其特征在于，所述挡板倾斜设置于参考光发射装置输出端，并将所述参考光束直接反射至接收装置。
9.如权利要求8所述的测距系统，其特征在于，所述混频器集成于接收装置。
10.如权利要求9所述的测距系统，其特征在于，所述接收装置为雪崩二极管。
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