[发明专利]采用脉冲再混合方法的手提激光测距设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用脉冲再混合方法的手提激光测距设备，尤其 是施工用手提激光测距设备。

背景技术

在建筑工业中，需要在最大几百米的距离范围内以几毫米的精度 精确确定距离。适用于此的手提激光测距设备(正是本发明所涉及的 内容)为了测量距离而采用对经过调制的可见激光射线的脉冲再混合 方法。

DE10112833C1公开了采用脉冲再混合方法的手提激光测距设 备。在这种采用脉冲再混合方法的手提激光测距设备中，采用商业上 常见的激光二极管作为激光源，该激光二极管在可见的红光波长范围 内发射。所发射的激光由非常窄的针状脉冲序列(下面也称为发射脉 冲序列)调制，并用校准透镜成束为测量激光射线。该专用的脉冲再 混合手提激光测距设备因此需要非常窄的、宽度通常在60ps到80ps 之间的激光脉冲序列作为发送脉冲序列。激光脉冲的在50MHz到 200MHz的范围内的脉冲重复频率与传统脉冲手提激光测距设备中几 十kHz的脉冲重复频率相比非常高，从而在特定的固定脉冲重复频率 下通常用一次测量无法在最大几百米的距离范围内唯一地确定距离。 因此，为了唯一地确定距离，需要在两个明显不同的脉冲重复频率下 或在脉冲重复频率有差异时进行至少两次测量，对具有更高精度的非 常大的距离范围甚至需要更多个不同的测量。控制装置借助一种算法 在脉冲重复频率不同的情况下确定低频混合脉冲序列的参考脉冲和 测量脉冲之间通常非唯一的时间差，并从中通过一个方程组借助光速 确定从测距仪到测量物体上的光斑之间的唯一距离。由光检测器获取 的参考脉冲序列和测量脉冲序列在光检测器中被直接混合，接着被低 通滤波，其中直接混合是在测量地点本地产生的本地振荡脉冲序列的 控制下进行的，该本地振荡脉冲序列的占空比等于或近似等于测量脉 冲序列的占空比，而且它的重复频率稍微不同。所产生的低频混合脉 冲序列的混合脉冲重复频率因此等于发送或测量脉冲序列的脉冲重 复频率和本地振荡脉冲序列的脉冲重复频率之间的差值。由此，时基 增大了很大的倍数(例如1百万倍)。低频混合脉冲序列与高频检测 脉冲序列一样(测量脉冲序列与参考脉冲序列的叠加)由经过频率转 换的参考脉冲和测量脉冲组成，它们的时间移位是对距离的度量。具 有例如小于1kHz的小混合脉冲重复频率的低频混合脉冲序列将被低 通滤波、放大、由模拟-数字转换器采样、并输入用于确定经过频率转 换的参考脉冲和测量脉冲之间的时间差并从中确定至测量对象的距 离(可能还不是唯一)的控制装置，该距离与前面描述的一样通过具 有不同脉冲重复频率的多次测量来唯一地确定。至于这样形成的采用 脉冲再混合方法的手提激光测距设备的其他细节，本领域技术人员可 参考该文献，其公开内容由此合并于此。由于在该方法中采用两个稍 微不同的脉冲重复频率，因此该方法称为外差脉冲再混合。在这种外 差方法中。连续经过一个脉冲周期的所有时刻，尽管信息内容仅存在 于非常短的时间间隔内，也就是说在参考脉冲和测量脉冲的位置上。 由于参考脉冲和测量脉冲仅占脉冲周期的一小部分，因此在该频率混 合时测量时间仅被利用了很小的一部分。

发明内容

本发明要解决的技术问题是改善在脉冲再混合方法中对测量时 间的利用，由此提高手提激光测距设备的灵敏度或作用范围。

该技术问题主要通过具有以下特征的脉冲再混合-手提激光测距 设备解决。脉冲再混合-手提激光测距设备具有控制装置，其通过被测 量对象反射的测量脉冲与光学发射的发送脉冲经过设备内部的参考 距离的参考脉冲之间的可获得的、以脉冲重复频率周期重复的时间差 计算到测量对象的距离；具有一个本地振荡器，用于产生具有脉冲重 复频率的发送脉冲和用于产生具有脉冲重复频率的采样脉冲，该采样 脉冲用于对测量脉冲和参考脉冲进行采样；以及具有至少一个可由控 制装置可变控制的延迟电路，该延迟电路设置在本地振荡器和光检测 器或光发射器之间，并且为了对测量脉冲和参考脉冲进行采样而产生 采样脉冲和发送脉冲之间的延迟。