[发明专利]一种高精度远程激光测距机及测距方法

摘要

本发明涉及一种高精度远程激光测距机及测距方法，包括激光光学系统、激光发射模块、接收与放大电路、测距部件、显示及控制部件、电池部件、红光指示器等，其特征为系统高度集成，小型化、模块化，适用于高精度测距环境的使用需求。激光发射天线和激光接收天线，分别采用双胶合物镜和伽利略望远镜形式进行分光设计，具有体积小、重量轻的特点。高精度远程激光测距机可用于不易接近物体测量、建筑物限界快速测量、物料料位测量、船舶安全停靠位置监控、铁路接触网测量、起重机和装卸设备的定位等。 1

主权项

1.一种高精度远程激光测距机，其特征在于：包括接收与放大电路、测距部件、显示及控制部件、激光光学系统和激光发射模块、所述激光光学系统包括激光接收天线和激光发射天线；所述测距部件包括核心处理模块，核心处理模块通过通讯模块与显示及控制部件连接，与发射控制模块、混频滤波模块和高压生成模块连接；发射控制模块与激光发射天线连接；激光接收天线与接收与放大电路连接，接收与放大电路与混频滤波模块连接；混频滤波模块及发射控制模块产生主振信号驱动激光发射模块发出连续调制激光，通过激光发射天线对激光输出脉冲进行压窄、整形输出后发射照射目标；从目标反射回来的回波信号经激光接收天线接收，输入到接收及放大电路进行放大，输出至混频滤波模块，经过核心处理模块计算回波相位延迟，并计算出目标的精确距离信息；所述激光发射模块采用激光二极管作为光源；所述激光发射天线采用双胶合物镜作为准直物镜，所述激光接收天线采用伽利略望远镜结构。

2.根据权利要求1所述高精度远程激光测距机，其特征在于：所述激光接收天线中折射面数：K1＝4；各透镜材料的厚度d≈15.4mm；窄带滤光片的透过率为0.9。

3.根据权利要求1或2所述高精度远程激光测距机，其特征在于：所述激光接收天线采用全球面透镜设计，光学筒长不大于65mm。

4.根据权利要求1所述高精度远程激光测距机，其特征在于：所述激光发射天线的双胶合物镜折射面数：K1＝3；透镜材料的厚度d≈22mm。

5.根据权利要求1或4所述高精度远程激光测距机，其特征在于：所述双胶合物镜作为准直物镜采用非球面设计，光学筒长不大于84mm。

6.根据权利要求1或4所述高精度远程激光测距机，其特征在于：所述双胶合物镜作为准直物镜采用K9或ZF6玻璃材料。

7.根据权利要求1所述高精度远程激光测距机，其特征在于：所述接收与放大电路采用带有窄带滤光片的1550nm高灵敏度InGaAs型探测器。

8.一种利用权利要求1～7所述任一项高精度远程激光测距机进行测距的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：显示及控制部件控制电池部件为高精度远程激光测距机上电后，显示及控制部件在控制测距部件及接收放大部件完成产品自检，并将状态信息输出显示；

步骤2：通过显示及控制部件控制红光指示器对目标进行红光指示；

步骤3：混频滤波模块及发射控制模块产生主振信号驱动激光发射模块发出连续调制激光照射目标；激光二极管接收到驱动调制频率信号后，将正弦波调制在激光上，以激光作为载波，得到测尺频率的激光信号，形成按幅度调制的连续激光输出；

所述正弦波的频率f；

步骤4：测尺频率的激光信号通过激光发射天线对激光输出脉冲进行压窄、整形进行发射；

步骤5：激光信号遇到目标返回后由激光接收天线对目标漫反射回来的激光进行收集、汇聚，输入到接收及放大电路进行转化、放大输出；输出的信号产生延迟Δt，调制波回到收发点的相位比发出时延迟了角：

步骤6：经接收放大电路放大后输出给混频滤波模块，经过核心处理模块精确计算回波相位延迟，并计算出目标的精确距离信息D通过通讯模块输出至显示及控制部件；所述

其中：c/f是调制波的波长，以λ表示，c为光速；是中调制波的N个整周期的不足一个整周期的尾数。