一种基于热光场聚束效应的新型测距仪制造技术

一种基于热光场聚束效应的新型测距仪，包括热光源(1)、透镜(2)、小孔(3)、极化分束器(4)、第一分束器(5)、延时器(6)、第二分束器(7)、半透半反镜(8)、待测件反光镜(9)、第一探测器(10)、第二探测器(11)与符合测量逻辑计算器(12)，符合测量逻辑计算器(12)对两路信号做归一化的二阶关联函数计算最终得到待测件反光镜(9)到半透半反镜(8)之间的距离。本发明专利技术测距仪利用了光场的二阶关联特性，基本不受大气扰动影响，可以克服传统干涉测距仪无法克服的困难，实现了抗干扰测距能力，能够广泛应用于复杂环境下的距离测量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于热光场聚束效应的新型测距仪
本专利技术涉及测距领域，特别是一种基于热光场聚束效应的新型测距仪，可以不受大气扰动的影响，实现抗干扰测距能力，可广泛应用于复杂环境下的距离测量。
技术介绍
刻度尺是最早用于测距的工具，但是在长距离或复杂环境下，刻度尺测量变得非常困难。二战期间，英国首先研制出的测距雷达，实现了在一个固定点上迅速测定不同方位角各种目标的瞬时距离，实现了测距技术的历史性突破。后来随着电磁和激光技术的发展，逐渐将激光用于测距领域，并于1961年美国休斯飞机公司研制出第一台激光测距仪，由于激光测距仪具有精度高、小巧轻便、分辨率高和抗干扰力强等优势，在很长一段时间内得到了迅速发展，并形成了多种形式的测距方案。目前的激光测距仪就可以实现从纳米到几千千米范围内测距。虽然目前的激光测距仪凭借激光的高穿透力，可以实现复杂环境和超远距离能力测距，但是仅仅依靠提高激光器功率和信号处理技术很难从根本上实现绝对的抗干扰能力测距，且高功率激光器的使用对人眼危害极大，因此需要寻求一种新型测距方案从根本上解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于热光场二阶关联特性体现出的聚束效应的抗干扰新型测距仪，可以实现抗干扰能力测距，并广泛应用于复杂环境下的距离测量。本专利技术的技术解决方案是：一种基于热光场聚束效应的新型测距仪，包括热光源、透镜、小孔、极化分束器、第一分束器、延时器、第二分束器、半透半反镜、待测件反光镜、第一探测器、第二探测器与符合测量逻辑计算器，其中待测件反光镜放置于待测件上；热光源产生的热光场照射至透镜，透镜将光会聚后经小孔射出至极化分束器，极化分束器产生线偏振光后送入到第一分束器产生一束透射光与一束反射光，并将透射光经过延时器送至第二探测器，第二探测器接收延时器发送的透射光后产生第一电信号，并送至符合测量逻辑计算器，反射光送至第二分束器，第二分束器接收反射光后，反射部分反射光到半透半反镜进行反射，半透半反镜将反射后的光送至第二分束器透射，第一探测器接收透射后的光后产生第二电信号，并送至符合测量逻辑计算器，符合测量逻辑计算器接收第一电信号与第二电信号后进行归一化的二阶关联函数计算，得到二阶关联函数峰值所对应的延时τ1；半透半反镜接收第二分束器反射的部分反射光时同时透射部分光到待测件反射镜，待测件反射镜将透射部分光反射至半透半反镜与第二分束器，第一探测器接收透射后的光产生第三电信号，并送至符合测量逻辑计算器，符合测量逻辑计算器对第一电信号与第三电信号进行归一化的二阶关联函数计算，得到二阶关联函数峰值所对应的延时τ2，并解算出待测件反光镜到半透半反镜之间的距离其中，Δτ＝τ2-τ1。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术与现有测距仪相比，将两路光学探测系统的探测信号通过延时器进行时间同步，并在符合测量逻辑计算器中对两路电信号进行符合计数，是在保持传统测距仪的光学系统、整体外观形状不变的基础上进行内部结构的局部调整，实现简单，工作量小；(2)本专利技术与现有测距仪相比，利用热光场二阶关联特性实现了一种新型的测距方案，该测距仪基本不受大气扰动影响，可以实现抗干扰测距能力，可广泛应用于复杂环境下的距离测量；(3)本专利技术与现有测距仪相比，在相同技术条件下，只需要利用极弱光就可以实现对远距离目标的探测，可以有效降低高功率激光对人眼的危害；(4)本专利技术还可以实现待测物体平均速率的测量，为精密测量领域引入了一种全新的测距方案。附图说明图1为本专利技术的实验装置图。具体实施方式光子的聚束效应为探测到第一个光子后经过延时τ，探测到第二个光子的概率会降低，即二阶关联函数g(2)(τ)<g(2)(0)，这说明光子倾向于聚集在一起，热光场所呈现的就是一种聚束效应。热光场所呈现出的聚束效应，可以通过符合测量方法计算归一化的二阶关联函数得到，即当到达分束器的两束热光的延时为0时，归一化的二阶关联函数值为2，就表现出聚束效应，可以利用热光场的这种聚束效应，设计基于热光场聚束效应的新型测距仪。一种基于热光场聚束效应的新型测距仪，如图1所示包括热光源1、透镜2、小孔3、极化分束器4、第一分束器5、延时器6、第二分束器7、半透半反镜8、待测件反光镜9、第一探测器10、第二探测器11和符合测量逻辑计算器12。热光源1产生的热光场送至透镜2，经过透镜2后会聚到小孔3，小孔3射出的光先经过极化分束器4变成线偏振光，再送入到第一分束器5产生一束透射光与一束反射光，透射光(参考光束)经过延时器6后直接被第二探测器11接收，反射光(测量光束)经过第二分束器7后反射到半透半反镜8上，再经过半透半反镜8反射，反射后的光经过第二分束器7透射，直接被第一探测器10接收，调整延时器的延时τ，用符合测量逻辑计算器12对第一探测器10和第二探测器11的输出信号做归一化的二阶关联函数计算，得到二阶关联函数峰值所对应的延时τ1。另外，反射光(测量光束)经过第二分束器7反射到半透半反镜8上时，有一部分经半透半反镜8透射，透射到待测件反射镜9上，经过待测件反射镜9反射后经过半透半反镜8和第二分束器7透射后，被第一探测器10接收，调整延时器的延时τ，用符合测量逻辑计算器12对第一探测器10和第二探测器11的输出信号做归一化的二阶关联函数计算，得到二阶关联函数峰值所对应的延时τ2。最后，符合测量逻辑计算器12计算延时间隔Δτ＝τ2-τ1，解算出待测件反光镜9到半透半反镜8之间的距离下面对本专利技术测距仪进行更为详细说明，其中透镜2放置于热光源1的后面，用于会聚热光场到透镜2的焦平面上；小孔3放置于透镜2的焦平面上，用于限制光源的大小，从而提高归一化二阶关联函数的可见度；极化分束器4放置于小孔3的后面，用于过滤从小孔3出射的光，从小孔3出射的光经过极化分束器4后，变成线偏振光；第一分束器5放置于极化分束器4的后面，用于产生参考光束和测量光束；第二分束器7放置于第一分束器5反射光束光路中，用于测量光束的反射和透射；延时器6放置于参考光束中，用于对参考光路的延时，通过调整延时器6的延时，使得参考光路与经过半透半反镜8或待测件反光镜9的测量光路的归一化二阶关联函数得到最大值。第一探测器10和第二探测器11分别放置于第二分束器7和延时器6的后面，用于接收测量光束和参考光束的光子，将接收到的光信号转换为电信号，同时将电信号输出到符合测量逻辑计算器12；符合测量逻辑计算器12分别第一探测器10和第二探测器11连接，根据两探测器的输出信号，计算归一化二阶关联函数。半透半反镜8放置于测量光路中，作为测距的参考位置，通过调整延时器6的延时，使得参考光路与经过半透半反镜8测量光路的归一化二阶关联函数得到最大值，此时记录延时τ1的值；待测件反光镜9放置于待测件上，作为测距靶体，通过调整延时器6的延时，使得参考光路与经过待测件反光镜9测量光路的归一化二阶关联函数得到最大值，此时记录延时τ2的值；根据两个延时τ1和τ2，计算Δτ＝τ2-τ1的值，就可以解算出待测件反光镜9到半透半反镜8之间的距离另外，本专利技术测距仪还可用于平均速率测量。如果在半透半反镜8和待测件反射镜9的位置，各放置一个原子钟提供时间测量基准，那么通过两次测量待测件移动距离Δl，同时记录待测件运动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于热光场聚束效应的新型测距仪，其特征在于包括热光源(1)、透镜(2)、小孔(3)、极化分束器(4)、第一分束器(5)、延时器(6)、第二分束器(7)、半透半反镜(8)、待测件反光镜(9)、第一探测器(10)、第二探测器(11)与符合测量逻辑计算器(12)，其中待测件反光镜放置于待测件上；热光源(1)产生的热光场照射至透镜(2)，透镜(2)将光会聚后经小孔(3)射出至极化分束器(4)，极化分束器(4)产生线偏振光后送入到第一分束器(5)产生一束透射光与一束反射光，并将透射光经过延时器(6)送至第二探测器(11)，第二探测器(11)接收延时器(6)发送的透射光后产生第一电信号，并送至符合测量逻辑计算器(12)，反射光送至第二分束器(7)，第二分束器(7)接收反射光后，反射部分反射光到半透半反镜(8)进行反射，半透半反镜(8)将反射后的光送至第二分束器(7)透射，第一探测器(10)接收透射后的光后产生第二电信号，并送至符合测量逻辑计算器(12)，符合测量逻辑计算器(12)接收第一电信号与第二电信号后进行归一化的二阶关联函数计算，得到二阶关联函数峰值所对应的延时τ1；半透半反镜(8)接收第二分束器(7)反射的部分反射光时同时透射部分光到待测件反射镜(9)，待测件反射镜(9)将透射部分光反射至半透半反镜(8)与第二分束器(7)，第一探测器(10)接收透射后的光产生第三电信号，并送至符合测量逻辑计算器(12)，符合测量逻辑计算器(12)对第一电信号与第三电信号进行归一化的二阶关联函数计算，得到二阶关联函数峰值所对应的延时τ2，并解算出待测件反光镜(9)到半透半反镜(8)之间的距离其中，Δτ＝τ2‑τ1。...

【技术特征摘要】
1.一种基于热光场聚束效应的新型测距仪，其特征在于包括热光源(1)、透镜(2)、小孔(3)、极化分束器(4)、第一分束器(5)、延时器(6)、第二分束器(7)、半透半反镜(8)、待测件反光镜(9)、第一探测器(10)、第二探测器(11)与符合测量逻辑计算器(12)，其中待测件反光镜放置于待测件上；热光源(1)产生的热光场照射至透镜(2)，透镜(2)将光会聚后经小孔(3)射出至极化分束器(4)，极化分束器(4)产生线偏振光后送入到第一分束器(5)，第一分束器(5)产生一束透射光与一束反射光，并将透射光经过延时器(6)送至第二探测器(11)，第二探测器(11)接收延时器(6)发送的透射光后产生第一电信号，并送至符合测量逻辑计算器(12)，反射光送至第二分束器(7)，第二分束器(7)接收反射光后对反射光进行反射，然后将反射得到的反射光...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵连洁，王增斌，张安宁，杨然，霍娟，李明飞，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11