本发明专利技术适用于相位式光电测距领域，提供了一种基于双波长激光管相位测量的校准方法及其测距装置，所述方法包括：步骤1为外光路的形成，步骤2为内光路的形成以及步骤3：将步骤1和步骤2工作时将先后切换光波发射装置(1、2)第一光波和第二光波，使所述接收装置(7)将先后接收到的内、外两路所述光波进行相位比较，输出消除基底参考的相位信号。本发明专利技术实现了相位补偿和校准的目的，避免了环境变化在电路中引入不确定的相位噪音，提高了激光测距的测量精度，减少了环境因素对测距误差的影响，降低了系统的成本，加强了相位式光电测距系统在各行业的应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电测距领域，尤其涉及基于双波长激光管相位测量的校准方法及其测距装置。
技术介绍
激光一直是人类引以骄傲的专利技术，它具有精确、快捷、使用方便、抗干扰性强等特点，由此发展的激光技术更是解决了许多传统技术无法解决的技术障碍，而利用激光技术和电子技术集合而成的激光测距仪，在长度、高度、距离、速度、外形等领域愈发受到民用、 军用和工业等行业的重视，在国外已经被广泛应用于以下领域各大工矿企业，电力石化， 水利，通讯，环境，建筑，地质，警务，消防，爆破，航海，铁路，反恐/军事，科研机构，农业，林业，房地产，休闲/户外运动.......基于测相位差原理的激光测距装置是用调制的激光光束照射被测目标，光束经被测目标反射后折回，将光束往返过程产生的相位变化，换算成被测目标的距离，应用于短距离高精度的距离测量，其测量的准确性和精度受装置内部零部件特性的影响。激光测距仪器的精度要求越高，其电路的复杂度与精密器件的需求量就大大提高。因此环境因素，例如温度以及器件使用寿命对器件性能的影响，导致器件产生的相位漂移不可忽视。现有技术多利用内外光路的相位差补偿原理消除电路系统的附加相移，确保测量数据不受外界环境因素的影响。消除附加相移的相位差补偿原理，简述如下设测距信号先后经内光路和外光路行程所迟后的相位差各为Ψ #和Ψ外，Δ Ψ为仪器内部信号发生器件产生的电子信号在电路传送和光电转换过程中所产生的附加相移， 则内、外光路测距信号e #和e,在鉴相器中对比相结果为Φ 内=Ψ 内+ ΔΨΦ 外=Ψ 外 + Δ Ψ上式中，Δ Ψ随仪器在不同环境而而产生工作状态的变化，为随机相移，无法通过精确计算求解，所以在测距时，交替使用内、外光路进行测相，在交替过程的短时间内，可以认为附加相移没有变化，于是取内、外光路比相结果的差值作为测量结果，即φ = φ 外-φ 内=Ψ 外-Ψ 内以上结果Φ已经消除了附加相移不稳定的影响，从而保证了测距的精度。现有技术采用如下的校准方法(1)单发单收系统，即单路发送光束单路接收光路信号，通过一个可控制的机械装置实现内外光路的切换，通过计算切换前后内外光路的相位值进行相位校正，消除环境不确定相位干扰。由于采用物理机械开关，机械响应时间长(一般为数百毫秒级别)，不可实时校准，且结构相对复杂，容易产生机械磨损和故障，使用寿命短，不适合作为工业精密仪器使用。(2)单发双收系统，即单路发射光束并通过双路分别接收内、外光路信号，两路接收信号分别进行处理并计算其相位差，从而消除环境不确定相位干扰。该系统采用两个雪崩二极管(Avalanche Photo Diode, APD)分别接收内外光路信号，由于APD价格昂贵(目前，一般为10美金以上)，使用两个APD不仅成本高，而且双路放大电路容易产生同频干扰。(3)传统双发单收系统，即双路独立发射同一波长光束并通过接收装置分别先后接收内、外光路信号，两路接收信号分别进行处理并计算其相位差，从而消除环境不确定相位干扰。该系统采用两个独立的光电发生装置分别发生两路相同波长的光波信号，而由于两路光电发生装置，特别是激光管，在工作时由于内外光路工作时间不同且两个激光性能差异极容易产生不同温度漂移无法用上述原理进行消除，从而产生测量距离的漂移。综上所述，以上三种解决方案在实际应用中均存在缺陷。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种相位测量的校准方法，基于传统双发单收系统，采用了不同波长且发光芯片于一体的双波长激光管，旨在解决现有技术中双路独立同波长激光管无法完全校准温度带来的相位漂移的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种基于双波长激光管相位测量的校准方法、，包括步骤步骤1为外光路的形成将系统光波发射装置(1、幻发射第一光波通过第一滤光片(3)至被测目标，所述光波被被测目标反射折回后通过光学装置(5、6)聚焦被一接收装置接收(7)并作为系统测量的外光路；所述光波在通过第一滤光片( 的同时，部分光波能量被该滤光片( 或其他反射片向接收装置反射并被第二滤光片(4)滤除；步骤2为内光路的形成将系统光波发射装置(1、幻发射的第二光波为第一滤光片(3)滤除并被该滤光片(3)反射或其他反射片向接收装置反射并通过第二滤光片(4)直接为所述接收装置(7)接收，其中通过第二滤光片(4)光波将作为系统相位测量基底参考的内光路；步骤3 将步骤1和步骤2工作时将先后切换光波发射装置(1、幻第一光波和第二光波，使所述接收装置(7)将先后接收到的内、外两路所述光波进行相位比较，输出消除基底参考的相位信号。本专利技术的另一方面，所述内外光路光波均为同一光波发射装置(1、幻发射，所述第一波长和第二波长的波长不同。本专利技术的另一方面，所述其他反射片包括反射棱镜，全反镜和其他具备光学反射功能的零件，以及光纤，光导管和其他具备光学导光功能的材料。本专利技术实施例的另一目的在于提供一种相位测量的校准装置，所述装置包括一光波发射装置，用于发射双波长光路信号，此光波信号具有稳定的频率、相位和幅度，所述光波发射装置为发射波长不同的双波长激光管或其他具备二个或以上波长的光波发射装置；光电转换装置，用于分别接收所述由被测目标反射折回的所述外光路和经第二滤光片所述内光路信号；滤光片，用于导通和截止所述外光路和内光路的光路信号，同时能反射外光路光波至内光路，所述滤光片为光学玻璃镀膜、光学塑料镀膜或其他具备上述功能有色光学元件；鉴相器，用于分别接收所述光电转换装置输出的信号，并将分别先后将两路信号进行相位比较输出消除基底参考的相位信号。混频器，用于将所述光电转换装置输出的两路信号分别先后与同一混频信号进行混频并放大后输出至所述鉴相器。所述光电转换装置和所述混频器包含于一接收装置内， 所述接收装置为光电二极管、光电三极管、雪崩二极管或光电倍增管。振荡器，用于产生并输出所述高频振荡信号和所述混频信号，所述振荡器为晶振、 锁相环、倍频器、分频器或直接数字频率合成器；放大装置，用于接收所述光电转换装置的输出信号进行放大并输出。本专利技术实施例的另一目的在于提供一种采用上述相位测量的校准装置。本专利技术实施例提供了一种基于双波长激光管的双发单收双光路相位测量的校准方法，采用双路集成的光波发射装置分别通过不同滤光片产生内、外光路信号，再通过一个信号接收装置分别接收内光路信号和外光路信号的返回信号，然后两信号进行相位比较得到相位差以实现相位补偿和校准的目的，避免了环境变化在电路中引入不确定的相位噪音，提高了激光测距的测量精度，增加了系统的测距稳定度，减少了环境因素对测距误差的影响，降低了系统对元器件的性能要求，从而减低了系统的成本，加强了激光测距在各行业的应用。与传统双发单收系统不同，双波长激光管采用集成方式将两种波长不同的激光管发射芯片邦定在一颗激光管内，所以两个激光发射芯片具备相同的热传导和散热特性，所以环境温度和自发热产生的温度漂移为共模的；同时采用不同波长的光路发射系统和滤光片组有效分离了内外光路，较传统双发单收方案在结构上不同位置或角度分别放置同一波长的激光管提高了系统的紧凑性且减少分散发射带来的射频串扰和干扰问题。附图说明图1是本专利技术实施例提供的相位测量的校准方法的实现流程图；图2是本专利技术实施例提供的采用双波长激光管相位测量和校准装置的系统框架本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杜鑫，乔佰文，查晓怡，
申请(专利权)人：江苏徕兹光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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