[发明专利]利用相干激光差频实现目标物体的距离测量的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量距离的装置及方法，尤其涉及一种利用相干激光差频实现目标物体的距离测量的装置及方法。

背景技术

激光具有普通光所不能比拟的特性,如高度相干性、高度单色性、方向性强、亮度高,这些特性使它在工业、农业、医学、国防建设、科学实验等许多方面具有广泛的应用前景.其中,激光测距就是激光技术在军事、工业、地形测绘乃至现代体育等领域的具体应用，而在相位式激光测距中,若对高频信号直接进行相位测量,其误差往往很大。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种能大大提高测相精度的利用相干激光差频实现目标物体的距离测量的装置及方法。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种利用相干激光差频实现目标物体的距离测量的装置，包括本振荡器、主振荡器、调制与发射模块、光电放大模块、第一混频器、第二混频器、测相计、待测目标以及显示器，所述主振荡器产生的主振信号经过调制与发射模块发射多束激光，所述多束激光被发射至待测目标的反光镜上，并被光电放大模块接收产生光电放大信号，所述主振荡器的输出端与调制与发射模块的输入端连接，所述本振荡器的输出端分别和第一、二混频器的输入端连接，所述光电放大模块的输出端与第二混频器的输入端连接，所述本振荡器用以产生多路本振信号，其中部分本振信号与光电放大信号能通过第二混频器进行混频产生测量信号，所述主振荡器产生的主振信号与其余的本振信号能通过第一混频模块产生参考信号，所述第一混频器、第二混频器的输出端分别与选频放大器的输入端连接，两个所述选频器的输出端分别与一比较器的输入端连接，每个所述比较器的输出端均与测相计的输入端连接，所述测相计的输出端与微处理器的输入端连接，所述微处理器的输出端与显示器连接。

本发明的有益效果是，将高频信号转换成便于处理的低频信号,而转换后的低频信号仍保留了原高频信号的相位信息,然后再对低频信号进行测相，信号由高频变为低频后,其周期将会扩大几十倍甚至上千倍,这样就使得测相的精度大大提高。

优选地，所述测相计采用TDC-GP1芯片或所述测相计采用自动数字测相计，所述自动数字测相计与微处理器之间连接有计数器。

优选地，第一、二混频模块采用模拟乘法器MC1496作为混频器件。结构简单,性能稳定，具有可以调节的增益、信号变化范围宽、功率消耗低、具有很好的载波抑制的优点。

作为本发明的进一步改进是，若从被测目标反射回来的调制光波信号,若直接对光信号进行处理来获得相位差，较难实现，为了解决这一问题，则从待测目标的反光镜上反射的调制光波信号经过光电探测器再被光电放大模块接收，所述光电探测器为光电倍增管、光电池、光敏电阻、光电二极管、光电三极管中的一种。光电探测器将要检测接收微弱光信号转化为信号,以方便后面进行电信号的处理。

优选地，还包括物镜组，所述物镜组包括凸透镜、凹透镜，所述凹透镜的中心孔处设置有通孔，所述通孔能供光源通过，所述通孔内壁上涂覆有深色涂料。从主振动器发射出的光源从物镜组射向测定目标的反光镜发射时，光源从凹透镜的通孔从凸透镜射出，减少了周期误差对测距精度的影响。

一种利用相干激光差频实现目标物体的距离测量的方法，利用上述利用相干激光差频实现目标物体的距离测量的装置，主振荡器产生的主振信号经过调制与发射模块发射多束激光，所述多束激光被发射至待测目标的反光镜上，并被光电放大模块接收反射的调制光波信号，并产生光电放大信号，所述本振荡器产生的其中一路本振信号与光电放大信号通过第二混频器进行混频产生测量信号，所述主振荡器产生的主振信号与本振荡器产生的另一路本振信号经过第一混频模块产生参考信号，所述测量信号与参考信号分别经过选频放大器、比较器，最终经过测相计，从显示器上显示出距离。本发明的有益效果是，采用差频测相，使得提高了测量精度。

附图说明

图1为本实施例利用相干激光差频实现目标物体的距离测量的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。