[发明专利]一种脉冲激光测距仪的测距方法

摘要

本发明公开了一种脉冲激光测距仪的测距方法，脉冲激光测距仪包括脉冲激光器、光电探测器、放大器、双路比较器、时间数字转换器TDC、测量控制模块；其中光电探测器与放大器相连，放大器输出端与双路比较器的两个正向输入端相连，在双路比较器的两个负向输入端分别输入两个不同的鉴别阈值电平，双路比较器的输出端与时间数字转换器TDC相连，测量控制模块与时间数字转换器TDC、脉冲激光器分别相连；使用本发明能够减小漂移误差，提高测距精度。

主权项

一种脉冲激光测距仪的测距方法，其特征在于，脉冲激光测距仪包括脉冲激光器、光电探测器、放大器、双路比较器、时间数字转换器TDC、测量控制模块；其中光电探测器与放大器相连，放大器输出端与双路比较器的两个正向输入端相连，在双路比较器的两个负向输入端分别输入两个不同的鉴别阈值电平，双路比较器的输出端与时间数字转换器TDC相连，测量控制模块与时间数字转换器TDC、脉冲激光器分别相连；在测量控制模块中预存有公式(5)与公式(6)； Δt 1 = = V thh - V thl V in 1 × t r + [ ln ( 1 - V thl V in 1 ) - ln ( 1 - V thh V in 1 ) ] × RC Δt 2 = = V thh - V thl V in 2 × t r + [ ln ( 1 - V thl V in 2 ) - ln ( 1 - V thh V in 2 ) ] × RC - - - ( 5 ) Δt p = ( 1 V in 1 - 1 V in 2 ) × V thl × t r + [ ln ( 1 - V thl V in 2 ) - ln ( 1 - V thl V in 1 ) ] × RC - - - ( 6 ) Vin2为量程最小时输入的脉冲信号的幅值，Vin1为与Vin2不同幅度的输入脉冲信号的幅值，Vthh和Vthl为大小不同的鉴别阈值，Vthl小于Vthh，tr为信号的上升时间，RC为比较器输出传输延迟常数；Δt1为由鉴别阈值的电平Vthh和Vthl分别触发输入脉冲信号Vin1得到的时间间隔，Δt2为由鉴别阈值的电平Vthh和Vthl分别触发输入脉冲信号Vin2得到的时间间隔，Δtp为不同幅度的输入脉冲信号Vin1和Vin2的幅度变化引起的漂移误差变化；该方法具体为：第1步，首先通过移动目标的远近设置最小量程：脉冲激光器发出激光脉冲信号，将目标从相对激光测距仪的方向由远及近移动，观察放大器输出信号的电压，当放大器输出信号的电压不变时，为该脉冲激光测距仪的最小量程，将目标放置在该位置；第2步，脉冲激光器对第1步确定好的目标发出激光脉冲信号，测量控制模块将脉冲激光器发出激光脉冲信号时获知的起始计时信号输入到时间数字转换器TDC；光电探测器接收目标的回波激光脉冲信号并将目标的回波激光脉冲信号转换为电脉冲信号，所述电脉冲信号经放大器放大后为Vin2，将Vin2分成两路，分别输入双路比较器的正向输入端；第3步，双路比较器中的2路比较器分别采用各自的鉴别阈值电平与输入脉冲信号Vin2比较，当输入信号大于鉴别阈值电平时，触发时间数字转换器TDC输出计时信号；第4步，时间数字转换器TDC获得由鉴别阈值电平Vthh和Vthl触发输入脉冲信号Vin2得到的两个计时信号，进而得到二者的时间间隔Δt2，输入给测量控制模块；测量控制模块根据Δt2和公式(5)求出输入脉冲信号Vin2并将脉冲信号Vin2预存在测量控制模块中；当实际测量时，直接进行第5步；第5步，测量控制模块将发出激光时获知的起始计时信号输入到时间数字转换器TDC；第6步，光电探测器接收目标的回波激光脉冲信号并将目标的回波激光脉冲信号转换为电脉冲信号，所述电脉冲信号经放大器放大后为Vin1，将Vin1分成两路，分别输入双路比较器的正向输入端；第7步，双路比较器中的2路比较器分别采用各自的鉴别阈值电平与输入脉冲信号Vin1比较，当输入信号大于鉴别阈值电平时，触发时间数字转换器TDC输出计时信号；第8步，时间数字转换器TDC获得由鉴别阈值电平Vthh和Vthl触发输入脉冲信 号Vin1得到的两个计时信号，进而得到二者的时间间隔Δt1，输入给测量控制模块；同时时间数字转换器TDC将第5步获得的起始计时信号与本步骤低阈值电平触发的计时信号相减得到激光飞行时间Δt，输入到测量控制模块中；第9步，测量控制模块根据Δt1和公式(5)求出输入脉冲信号Vin1；第10步，将输入脉冲信号Vin1和预存的Vin2代入公式(6)得到由输入脉冲信号幅度变化引起的漂移误差Δtp；第11步，将第8步得到的激光飞行时间Δt减去漂移误差变化Δtp就得到修正后的激光飞行时间。