[发明专利]非瞄准式激光线缆测高装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明属于激光应用技术领域，涉及激光测高测距的改进方法，尤其是一种非瞄准式激光线缆测高装置及其测量方法。

背景技术

高压线测高技术在道路桥梁建设、土地使用规划、险情排查等领域有着广泛的应用。目前，高压线缆高度测量的主流方法是超声波测高和激光测高，两者相比，激光测高法测量精度较高、测程较大。如美国图帕斯TruPulse360激光测距测高仪测程1000m，精度0.3m；美国CIC系列(CIC700，CIC1200，CIC1500)激光测距测高仪测程200m内精度为0.5m；澳洲6000E型电线电缆超声波测高仪测程仅30m，测量精度0.2m。但超声波测高较目前激光测高的优势在于无需瞄准，从而操作快捷，但是测程较短，难以满足高度较高的高压线缆高度测量。文献(裴立志等，一种导线高度激光测量仪的设计，空军雷达学院学报，Vol.18No.1，Mar.2004，p53-55)介绍了一种基于单片机的导线高度激光测量方法。该方法采用多周期脉冲激光测距原理，通过激光发射与接收，采用的是光学瞄准系统对导线进行测高。

一般线缆的线径在4mm～30mm，因此目标面积小，而激光光束也相对较小，激光的反射需借助线缆的表面完成。因此，在测高过程中要求将发射光束对准导线，以便实现测量。目前，电缆激光测高方法依然采用激光测距原理和技术，必须通过瞄准镜对准目标来测量，这是目前激光测高的不足之处。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术的不足，本发明提供一种非瞄准式激光线缆测高装置及相位法和脉冲法测量方法，具有较大的量程和精度，无需光学瞄准系统，以达到简化操作和快速测量的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种非瞄准式激光线缆测高装置，包括发射激光信号的激光发射器和接收反射激光信号的接收模块，还具有由多个反射镜面组成的多面体棱镜和驱动多面体棱镜转动的传动装置，所述的激光发射器发出激光信号经过多面体棱镜的转动反射成扇束面激光信号发射出去，还具有对发射光和接收的反射光进行启闭控制和数据处理的激光器控制及数据处理模块。

为使多面体棱镜的转动平稳可靠，所述的传动装置包括马达和传动轴，马达与多面体棱镜之间通过传动轴传动连接。

采用相位法测量时，所述的激光器控制及数据处理模块包括控制激光发射器的启闭单元、鉴相单元和数据处理单元。

所述的激光发射器为发射调制激光信号的激光发射器。

采用脉冲法测量时，所述的激光器控制及数据处理模块包括控制激光发射器的启闭单元、时钟鉴别单元、时钟间隔测量单元和数据处理单元。

所述的激光发射器为发射脉冲激光信号的激光发射器。

所述的接收模块包括激光光敏器件和设置在激光光敏器件接收端的光学长焦镜头。采用该镜头能够有效的接收到反射光，降低外界环境所导致的干扰。

一种采用上述非瞄准式激光线缆测高装置进行相位法测量的方法，具有如下步骤：

(a)激光发射器经过激光器控制及数据处理模块开启后，高频主振发出高频激光信号，通过激光调制器加载调制信号发射出调制激光信号；

(b)发射出的高频的调制激光信号在内光路和外光路同步发射，一路接收内光路的调制激光信号与激光本振混频成中频的基准混频信号，一路通过接收模块接收外光路从被测物反射回的调制激光信号经过放大处理后与激光本振混频成中频的测距混频信号，所述的外光路经转动的多面体棱镜反射生成扇束面光向外发射；

(c)基准混频信号和测距混频信号通过鉴相单元测量相位差；

(d)测得的相位差通过数据处理单元计算出被测物的高度或距离。

一种采用上述非瞄准式激光线缆测高装置进行脉冲法测量的方法，具有如下步骤：

(a)激光发射器经过激光器控制及数据处理模块开启后，高频主振发出高频激光信号，通过激光调制器加载脉冲信号发射出脉冲激光信号；

(b)发射出的高频的脉冲激光信号在内光路和外光路同步发射，接收通道一接收内光路反射回的脉冲激光信号，接收通道二通过接收模块接收外光路的从被测物反射回的脉冲激光信号，所述的外光路经转动的多面体棱镜反射生成扇束面光向外发射；

(c)内光路和外光路的脉冲激光信号通过时钟鉴别单元测量往返时间；

(d)测得的往返时间通过时钟间隔测量单元测得时间差；

(e)测得的时间差通过数据处理单元计算出被测物的高度或距离。