一种新型相位式激光测距装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了新型相位式激光测距装置及方法，包括控制单元、频率合成器、激光调制驱动电路、单刀双掷模拟开关、信号接收单元和光学透镜，频率合成器同时输出主振信号和本振信号，分别与单刀双掷模拟开关输入端和信号接收单元相连；当单刀双掷模拟开关的第一输出端与激光调制驱动电路连通时，激光调制驱动电路用于接入主振信号调制并发射测量光束，信号接收单元将测量光束光电转换为反射信号且与本振信号混频输出测距信号；当单刀双掷模拟开关的第二输出端与信号接收单元连通时，被信号接收单元接入的主振信号和本振信号进行混频输出基准信号；控制单元依次处理信号接收单元输出的基准信号和测距信号并进行相位比较得到相位差进而计算出距离值。

A New Phase Laser Ranging Device and Method

The invention discloses a novel phase laser ranging device and method, including a control unit, a frequency synthesizer, a laser modulation driving circuit, a single-pole double-throw analog switch, a signal receiving unit and an optical lens. The frequency synthesizer simultaneously outputs the main oscillation signal and the local oscillation signal, which are connected with the input terminal and the signal receiving unit of the single-pole double-throw analog switch, respectively. When the first output terminal is connected with the laser modulation driving circuit, the laser modulation driving circuit is used to access the main oscillator signal to modulate and transmit the measured beam. The signal receiving unit converts the photoelectric measurement beam into a reflection signal and mixes it with the local oscillator signal to output the ranging signal. When the second output terminal of the single-pole double-throw analog switch is connected with the signal receiving unit, the signal receiving unit accesses the laser modulation driving circuit. The main oscillator signal and local oscillator signal are mixed to output the reference signal; the control unit processes the reference signal and ranging signal from the signal receiving unit in turn, and compares the phases to get the phase difference, and then calculates the distance value.

【技术实现步骤摘要】
一种新型相位式激光测距装置及方法
本专利技术涉及相位式激光测距
，尤其涉及一种新型相位式激光测距装置及方法。
技术介绍
目前，现有的相位式激光测距均采用半导体激光管(LD)和雪崩二极管(APD)组成发射和接收系统，早期的相位式测距技术工作原理是：用单个半导体激光管发射经过射频信号调制的测量光束,由单片机控制电磁铁驱动的机械挡板切换分别输出内光路和外光路信号，内光路信号被雪崩二极管接收用来作为基准信号，外光路信号照射到目标面，反射光信号被雪崩二极管接收用来作为测距信号，计算出基准信号和测距信号的相位差，即得出距离值，这种测距方法称为单发单收方案。由于机械式挡板存在使用寿命和可靠性问题，在此基础上延伸出两种改进方案，第一种方案是增加一个激光管发射内光路信号，做为基准信号，另一个激光管发射外光路信号作为测距信号，也即双发单收方案；另一种方案则是增加一个电信号混频电路，替代内光路信号从而得到基准信号。无论采用何种方案的相位式激光测距，都需要一个基准信号提供给鉴相器用来做相位比较，使用内光路信号作为基准信号，要求内外光路两个激光管特性必须保持一致，才能保证测量精度，但增加一个内光路激光管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型相位式激光测距装置，其特征在于，包括用于控制的控制单元、频率合成器、激光调制驱动电路、单刀双掷模拟开关、信号接收单元和光学透镜；所述控制单元与所述频率合成器、所述单刀双掷模拟开关、所述激光调制驱动电路及所述信号接收单元相连；所述频率合成器与所述单刀双掷模拟开关及所述信号接收单元均相连；所述频率合成器用于同时产生并输出主振信号fRF和本振信号fLO，所述主振信号fRF和所述本振信号fLO为具有固定频率差的高频信号；所述本振信号fLO发送至所述信号接收单元；所述主振信号fRF发送至所述单刀双掷模拟开关的输入端；当所述单刀双掷模拟开关的第一输出端与所述激光调制驱动电路连通时，所述主振信号...

【技术特征摘要】
1.一种新型相位式激光测距装置，其特征在于，包括用于控制的控制单元、频率合成器、激光调制驱动电路、单刀双掷模拟开关、信号接收单元和光学透镜；所述控制单元与所述频率合成器、所述单刀双掷模拟开关、所述激光调制驱动电路及所述信号接收单元相连；所述频率合成器与所述单刀双掷模拟开关及所述信号接收单元均相连；所述频率合成器用于同时产生并输出主振信号fRF和本振信号fLO，所述主振信号fRF和所述本振信号fLO为具有固定频率差的高频信号；所述本振信号fLO发送至所述信号接收单元；所述主振信号fRF发送至所述单刀双掷模拟开关的输入端；当所述单刀双掷模拟开关的第一输出端与所述激光调制驱动电路连通时，所述主振信号fRF被接入至所述激光调制驱动电路，所述控制单元控制所述激光调制驱动电路调制并发射测量光束至被测物体进而反射至所述光学透镜；所述信号接收单元将经所述光学透镜聚焦后的测量光束进行光电转换为反射信号fRF0，所述信号接收单元将所述反射信号fRF0与所述本振信号fLO进行混频并输出测距信号fDS；当所述单刀双掷模拟开关的第二输出端与所述信号接收单元连通时，所述信号接收单元将接入的所述主振信号fRF和所述本振信号fLO进行射频信号混频并输出基准信号fRS；所述控制单元依次处理所述信号接收单元发送的所述基准信号fRS和所述测距信号fDS，并将所述基准信号fRS和所述测距信号fDS进行相位比较得到相位差，进而计算出所述被测物体的距离值。2.根据权利要求1所述的新型相位式激光测距装置，其特征在于，所述测距信号fDS和所述基准信号fRS均为差频信号；所述测距信号fDS＝所述反射信号fRFO-所述本振信号fLO；所述基准信号fRS＝所述主振信号fRF-所述本振信号fLO；所述测距信号fDS和所述基准信号fRS是频率相同，且具有相位差的低频信号。3.根据权利要求1所述的新型相位式激光测距装置，其特征在于，所述信号接收单元为雪崩二极管，所述雪崩二极管包括P极、N极和光敏区；所述单刀双掷模拟开关的第二输出端与所述雪崩二极管的P极相连时将所述主振信号fRF经所述单刀双掷模拟开关的第二输出端发送至所述雪崩二极管的P极；所述频率合成器与所述雪崩二极管的N极相连将所述本振信号fLO发送至所述雪崩二极管的N极；所述测量光束经所述被测物体反射至所述光学透镜，并经所述光学透镜聚焦后照射到所述雪崩二极管的光敏区上，并进行光电信号转换为所述反射信号fRFO。4.根据权利要求3所述的新型相位式激光测距装置，其特征在于，还包括信号放大电路，所述信号放大电路设置在所述信号接收单元与所述控制单元之间，用于对所述信号接收单元输出的所述基准信号fRS和所述测距信号fDS进行放大处理；所述信号放大电路包括依次相连的前置跨阻放大器和选频滤波放大器，所述前置跨阻放大器用于将所述信号接收单元输出的所述基准信号fRS和所述测距信号fDS转换为相应的电压信号，所述选频滤波放大器用于对输入的所述电压信号进行选频滤波和信号放大增益。5.根据权利要求4所述的新型相位式激光测距装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐之初，许凯，
申请(专利权)人：唐之初，许凯，
类型：发明
国别省市：湖南,43